SSD をフロッピーディスクのように見せる SF ストレージ技術

Posted on 5 3月 5:01 am

私たちのデータストレージテクノロジーがいかに脆弱であるかについては、これまで何度も書いてきました。これまでのところ、私たちが思いついた最も堅牢な媒体は、石や粘土板に彫られたものであり、紀元前 1750 年に書かれた低品質の銅に関する苦情を読むことができるのはそのためです。

紙、テープ、ハードドライブ、光ディスクなど、その他のものはすべて、悲惨なほど寿命が短いです。これに加え、毎年ペタバイト規模のデータが生成され始めると、ますます多くのスペースが必要になるため、ストレージ密度も大きな問題になります。幸いなことに、非常に賢い人々が何十年も解決策に取り組んできており、今世紀には 3 つの非常に有望な選択肢が日の目を見るかもしれません。おそらくあなたが思っているよりも早いでしょう。

Microsoft の Project Silica: ガラスにエッチングされたデータ

解決策は明らかです

Microsoft の Project Silica は、フェムト秒パルスレーザーを使用して、溶融石英ガラスにボクセル (体積ピクセル) をエッチングします。これらはデータを表す微細なナノ構造を形成し、光学的に読み取ることができます。

Microsoft はこれを「5D」ストレージと呼んでいます。これは、データがナノ構造の 5 つの異なる側面 (X、Y、Z 座標、ナノ構造の方向とサイズ) を使用して保存されるためです。

これはほとんど読み取り専用の記憶媒体ですが、変更せずに永続的に保存したいデータがたくさんあります。 Microsoft によると、このガラスに保存されたデータは極度の熱、浸水、電磁干渉に耐えることができ、外面の傷によって内部のデータが破壊されることはありません。これにより、事実上、何千年もの低温保管が可能になります。

Project Silica の最近の研究が雑誌に掲載されました自然、どれだけ進歩したかを示します。製造ははるかにシンプルになり、プロセスを高速化するためにデータを並行して書き込むことができ、データの読み取りに必要なカメラは 3 台ではなく 1 台だけになりました。最も興味深いのは、プロセスが高価な溶融シリカから「台所の調理器具に使用される通常のホウケイ酸ガラス」に移行したことです。

ここでの書き込み速度と読み取り速度は驚くべきものではありません。ここで話しているのは毎秒ギガビットではなくメガビットですが、その密度は印象的です。 DVD と同じサイズのガラスには、約 7TB の記憶容量があります。

DNA ストレージ: 合成生物学としてのデータ

技術的には、すでに DNA ストレージを使用しています

DNA は単純な前駆体から進化した複雑な分子であり、地球の歴史上のほとんどの生命は、生物の設計図を保存する方法として DNA を使用しています。私たちがあなたの DNA を採取して、適切な種類の細胞に移植し、それを妊娠させれば、その結果、あなたのクローンが生まれるでしょう。

しかし、DNA は遺伝情報を保存する必要はありません。 DNA の塩基対であらゆる情報を表すことができ、DNA には記憶媒体として多くの利点があります。大きなものは密度です。これは私たちが知っている中で最も高密度の記憶媒体です。 1 グラムの DNA には 2 億 1,500 万ギガバイトのデータを保存できます。 215としても知られています ペタバイト。

私たちはすでに、医療やその他の科学的目的で DNA を読み取る高度な技術を構築しています。また、DNA を読み取るコストはここ数年で桁違いに下がっています。そのため、非常に少ない費用で自分の遺伝的祖先を分析してもらうことができます。ただし、自分の DNA を誰にでも送信すべきではないかもしれません。

2019 年、マイクロソフトとワシントン大学は、初の完全自動 DNA ストレージシステムを実証しました。これは、DNA ストレージを有用なものに拡張したい場合に重要なステップです。

DNA は驚くべきことに、非常に耐久性もあります。 Microsoft の DNA ストレージのページによると、その半減期は 500 年と予想されています。 DNA は死んだ生物の中で何千年も生き続けることができますが、保存を念頭に置いて意図的に保存されていれば、おそらくそれよりはるかに長く生き続けることができます。現在配列決定されている最古の DNA は 240 万年前のものです。

2025年、中国の科学者らは、DNAと融合した330フィート（100メートル）のプラスチックストリップを備えた、DNAベースの保存用カセットテープについて詳述した論文を発表した。約 36,000 テラバイトのデータを保存するのに十分です。何よりも、テープ上の DNA は長期にわたって保護されるようにカプセル化されています。それで、誰が知っていますか？おそらくカセットテープが最終フォーマットになるでしょう。

ホログラフィックストレージ: 3D の凍てつく光

スタートレックのホログラムではありませんが、私はそれを受け取ります

最初は、ホログラフィックストレージの概念は、Project Silica のようにガラスにデータをエッチングするという概念に似ているように思えるかもしれませんが、実際にはそれよりもはるかに興味深いものです。

ホログラフィックストレージでは、レーザーを使用してデータのページをクリスタルに埋め込むことができます。 2 つのレーザーが使用され、1 つはデータを伝送し、1 つは参照ビームを伝送します。ビームが交差すると、干渉パターンが記憶媒体に保存されます。そのデータを取得したい場合は、干渉パターンを通して参照ビームを照射し、カメラを使用してデータの再生をキャプチャするだけです。

ここまではとてもクールですが、これが本当にエキサイティングなのは、ビーム角度をほんの少し変えるだけで、同じ体積で別の干渉パターンを保存できることです。

これは、結晶の 3D ボリュームにデータを完全に詰め込むことができ、それを取得するには、それに合わせて参照ビームの角度を変更するだけでよいことを意味します。したがって、1 ページ目から始めて、すべてのデータを読み取るまで角度を増分します。

ここでの密度は、私たちが検討した他の 2 つのテクノロジーには遠く及びませんが、2000 年代には HVD や ホログラフィック多用途ディスク 4TBのデータを保持することが提案されました。現在の最大の Blu-ray ディスクの 100GB よりもかなり大きいです。残念なことに、ホログラフィックストレージについては最近あまりニュースになっていませんが、研究者たちはまだ研究を続けています。