تقنية النانو
وسائط تخزين ذكية – كيف يمكن للبلورات إنقاذ البشرية
تطور تخزين البيانات
كان تسجيل البيانات أمرًا حيويًا لتأسيس الحضارة. في الواقع ، اختراع السجلات المكتوبة حدد الفصل بين الفترات ما قبل التاريخية والتاريخية. من لوحيات الطين القديمة ومخطوطات البردي في العصور الوسطى إلى الكتب وآلة الطباعة ، كانت التحسينات في أساليب الكتابة والتكنولوجيا تحولية للجماعات البشرية.
اليوم ، نسجل ومعالجة المزيد من البيانات أكثر من أي وقت مضى. لكن بشكل متناقض ، أصبحت وسائط التخزين لدينا أكثر هشاشة. على سبيل المثال ، نحن الآن على دراية بتعفن القرص ، أو تعفن القرص المضغوط ، وهو تدهور الطبقة العاكسة لأقراص الصوت المضغوطة. ومن المحتمل أن تكون معظم هذه أجهزة التخزين ، بما في ذلك أرشيفات المتاحف ، غير قابلة للقراءة بعد بضعة عقود فقط. يتأثر نفس المشكل أجهزة التخزين البصرية الأخرى مثل أقراص الفيديو الرقمية وأقراص بلوراي.
مصدر: تخزين الصور الرقمية
وبالمثل ، يمكن أن تكون الأقراص الصلبة حساسة للغاية للأمواج الكهرومغناطيسية ، لذلك يمكن لمعظم بيانات العالم محوها بواسطة عاصفة شمسية قوية أو انفجار كهرومغناطيسي.
لذلك ، بشكل عام ، مقارنة بالكتابات على ورق البردي أو الجلود أو الطين ، المعرفة الحديثة سوف تدوم فقط بضعة عقود أو قرن ، أو هي بعيدة عن التدمير الكلي.
幸运ًا ، يبحث الباحثون في تكنولوجيات لتخزين البيانات أكثر متانة. ومن المضحك أن هذا قد يبدو وكأنه نوع من البلور الذي نراه في السفن الفضائية في العروض التلفزيونية الخيالية.
مصدر: RPF
متانة البلور
تتدهور معظم المواد بمرور الوقت ، سواء كانت حفر متقدمة على شرائح السيليكون أو الورق أو الجلود. ومع ذلك ، فإن البلورة الدقيقة هي نوع من الهياكل التي تظل مستقرة بشكل ملحوظ لآلاف السنين ، إن لم تكن ملايين السنين.
هذا لأن البلورات منظمة بشكل صلب ومتين على المستوى الذري. وهذا يعني أنك تحتاج إلى كسرها على المستوى الذري بدلاً من مجرد تقليل الروابط بين الألياف الكبيرة أو الشحنة الكهرومغناطيسية لذرة السيليكون.
مصدر: بريتانيكا
هذا يجعل البلورات مقاومة للغاية للتلف الناجم عن الحرارة أو الكائنات الدقيقة أو الكهرومغناطيسية.
هذه هي الخواص التي دفعت البروفيسور بيتر كازانسكي في جامعة ساوثهامبتون إلى تطوير تخزين البيانات البلوري. لقد سجلوا مؤخرًا كل بيانات الجينوم البشري في بلورة واحدة.
مصدر: جامعة ساوثهامبتون
وفي المستقبل ، قد يصبح هذا طريقة لتخزين مجموع المعرفة البشرية لما يقرب من الأبد.
“المفتاح المرئي المكتوب على البلورة يعطي للمستخدم معرفة بما يتم تخزينه داخله وكيف يمكن استخدامه.
فوق مستويات البيانات الكثيفة المحتوية في الداخل ، يظهر المفتاح العناصر العالمية (الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين) ؛ والقواعد الأربعة للجزيء الدنا (الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين) مع هيكلها الجزيئي ؛ وموضعها في هيكل الدنا المزدوج ؛ وكيف تضع الجينات في الكروموسوم ، والتي يمكن بعد ذلك إدراجها في الخلية.
بلورات 5D
الطريقة التي قاموا بها هي بالاستفادة من الطبيعة ثلاثية الأبعاد للبلورات. يسجلون البيانات في البلورة باستخدام ليزر فائق السرعة لتحديد البيانات بدقة في فراغات نانوية داخل بلورة السيليكا – مع أحجام ميزة تصل إلى 20 نانومتر.
مصدر: ZME Science
هذا يتعارض مع معظم تسجيل البيانات الحالي ، الذي يسجل البيانات في خطة ثنائية الأبعاد ، إما على الورق أو الشريط المغناطيسي أو شريحة السيليكون.
بدلاً من ذلك ، يسجلون البيانات في جميع أعماق البلورة (3D) ، بالإضافة إلى إضافة طبقة أخرى من كثافة البيانات عن طريق إضافة بعدين ضوئيين إلى بعد مكاني ثلاثي الأبعاد.
الانكسار المزدوج
في النظرية ، “ال简单” لتخزين البيانات ثلاثي الأبعاد باستخدام الموضع المكاني للفراغ النانوسكوبي في البلورة قد يكون كافياً. ومع ذلك ، سيتطلب ذلك بلورات أكبر أو يحد من حجم البيانات الذي يمكن تخزينه في كل بلورة.
لذلك ، يستفيد الباحثون أيضًا من ظاهرة تسمى “الانكسار المزدوج”. هذا يعني أن المادة تحيد光 بشكل مختلف اعتمادًا على استقطاب الضوء. هذا يسمح لنا بضرب كثافة تخزين البيانات 8 مرات.
من خلال تسجيل البيانات مع بصريات تركيز أقرب وأطوال موجية أقصر ، من الممكن تحقيق كثافة مكانية (3D) مشابهة لتلك الموجودة في أقراص Blu-Ray ، والتي تتضمن حجم حفرة أقل من 200 نانومتر.
م結 hợp مع البعد الرابع والخامس الم 提供 بواسطة الانكسار المزدوج ، والتي تسمح لفراغ واحد بتخزين 8 بت (بايت) من المعلومات بدلاً من واحد ، من الممكن تحقيق سعة غير مسبوقة تصل إلى مئات التيرابايت في قرص واحد بقطر 12 سم.
متانة قصوى
ليس فقط هذا سيكون كثيفًا في تخزين البيانات مثل أقراص Blu-ray ، ولكن سيكون أيضًا أكثر متانة. البلورة المستخدمة مكافئة للكوارتز المنصهر ، واحدة من أكثر المواد كيميائية وحرارية متانة على الأرض.
يمكنها تحمل درجات الحرارة القصوى للبرودة والنار ودرجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية. يمكن للبلورة تحمل قوة تأثير مباشرة تصل إلى 10 أطنان لكل سم مربع ولا تتغير بفعل الإشعاع الكوني.
التطبيقات
الأرشيفات الدائمة
بينما تكون هذه أنظمة تخزين البيانات شديدة المتانة ، إلا أنها غير قابلة للكتابة. لذلك ، لا يجب أن نتوقع أن تكون هذه التكنولوجيا جزءًا من حواسيبنا في أي وقت قريب.
من المحتمل أيضًا أن تكون هذه الأنظمة أقل سرعة أو سهولة في القراءة من الأقراص البصرية ، مما يجعلها وسيلة غير ملائمة في حالة البيانات التي نريد استشارتها بشكل متكرر.
ومع ذلك ، فهي تناسب تمامًا لتخزين البيانات التي لا تتغير مع مرور الوقت وتهمنا بشكل كافٍ لتكون تستحق الجهد:
- السجلات التاريخية والأثرية.
- الأدب والموسيقى والفن بشكل عام.
- المعرفة العلمية ، من تاريخ العلوم إلى قواعد البيانات حول الرياضيات والكيمياء والفيزياء والأحياء ، إلخ.
- البيانات المالية ، مع احتمال أن تكون هذه التخزين أكثر متانة من شبكات البلوكشين اللامركزية.
- برامج النسخ الاحتياطي وبيانات النظام الأساسية لأنظمة تكنولوجيا المعلومات.
تأمين الكارثة
بيانات الجينوم البشري التي سجلت مؤخرًا على البلورة 5D سوف يتم تخزينها في أرشيف ذاكرة البشرية. هذا هو كنز زمني خاص داخل مغارة ملح مدفونة على عمق 2 كم في هالشتات ، النمسا.
سوف تسمح جيولوجيا الجبل بإغلاق أرشيف MOM بشكل تام من خلال ظاهرة طبيعية: الملح “يتدفق” بسرعة 2 سم / سنة إلى أي فراغ. هذا سوف يحمي الأرشيف من أكبر تهديد ; الإنسان نفسه.
الغرض منه هو أرشفة ذاكرة البشرية ، من شهادات وقصص جمعتها الأفراد إلى توثيق التكنولوجيا ، وكذلك على سبيل المثال مواقع مستودعات النفايات النووية أو السامة.
سابقًا ، اعتمدت ذاكرة البشرية على السيراميك عالي التكنولوجيا لتخزين النصوص والصور بشكل دائم مع هدف لتكون قابلة للقراءة في مليون سنة. سوف تحتوي أيضًا على أداة فك شفرة شاملة لشرح لغتنا.
يمكن لقرص من السيراميك المايكروفيلم (20×20 سم) حمل ما يصل إلى 5 ملايين حرف ، وهو ما يعادل 5×400 صفحة كتاب. كتاب على السيراميك المايكروفيلم يتطلب 1/200 من الحجم مقارنة بالنسخة المطبوعة.
بيانات الجينوم للأنواع المنقرضة
يمكن أن تفقد بعض البيانات أبدًا عند فقدها. هذا صحيح ليس فقط لتحقيق الإنسان ولكن أيضًا للعالم الطبيعي.
على سبيل المثال ، يمكن أن يتم أرشفة بيانات الجينوم للأنواع المنقرضة أو المهددة بالانقراض بطريقة طويلة الأمد.
نظرًا لإنشاء بكتيريا اصطناعية من قبل فريق د. كريغ فينتر في عام 2010 ، ومحاولات إحياء الماموث ، فمن غير المستحيل تخيل جهود لاستعادة الأنواع المنقرضة من الصفر في بضعة عقود أو قرون.
استكشاف الفضاء العميق
أخذ البروفيسور كازانسكي وفريقه الإلهام من لوحات مركبة بioneer التي أطلقتها ناسا على مسار يأخذها خارج نطاق النظام الشمسي.
مصدر: Space.com
يمكن استخدام بلورة 5D بشكل مماثل لنقل المعلومات عبر النجوم ، مع فقدان البيانات الأدنى.
في الواقع ، تم القيام بذلك بالفعل ، على الرغم من أنه أكثر كإعلان تسويقي ، حيث بلورة 5D تحتوي على ثلاثية أساسيات أسيموف الكلاسيكية الخيالية على متن سيارة تيسلا رودستر التي أُطلقت في الفضاء في عام 2018.
يعتبر بعض المفكرين الخياليين أن هذا يمكن أن يكون وسيلة لاستكشاف البشر للنجوم حتى بدون وسائل السفر السريعة. يمكن إرسال سفينة مع البيانات والآلات المطلوبة لإنشاء الأجنة البشرية “من الصفر” ، وإعطاء ميلاد لمستعمرين جدد في نجوم بعيدة.
استثمار في تخزين البيانات
البلورات 5D هي ، حتى الآن ، تكنولوجيا جديدة جدًا ، يتم تطويرها أيضًا من قبل الشركة الخاصة 5D Memory Crystal / SPhotonics ، التي انبثقت من جامعة ساوثهامبتون. ومع ذلك ، هناك شركات أخرى ت探 كيفية جعل تكنولوجيا تخزين البيانات أكثر متانة من الأساليب الحالية.
يمكنك الاستثمار في شركات تخزين البيانات من خلال العديد من الوساطة ، ويمكنك العثور هنا ، على securities.io ، توصياتنا لأفضل الوساطة في الولايات المتحدة ، كندا ، أستراليا ، المملكة المتحدة ، بالإضافة إلى العديد من البلدان الأخرى.
إذا كنت لا تهتم بشركات تخزين البيانات فقط ، يمكنك أيضًا النظر في صناديق الاستثمار المتداولة التكنولوجية مثل ProShares Nanotechnology ETF (TINY) ، Global X Cloud Computing ETF (CLOU) ، أو Defiance Quantum ETF (QTUM) التي سوف توفر لك تعرضًا أكثر تنوعًا للاستفادة من أهمية البيانات وتكنولوجيا المعلومات في الاقتصاد الحديث.
شركات تخزين البيانات
1. Twist Biosciences
(TWST )
تتخصص الشركة في تخليق الدنا ، باستخدام أساليب التقليل من الحجم من صناعة أشباه الموصلات ، مما يوفر الوقت والمال للباحثين.
كما أنها تعمل على إنشاء تخزين البيانات القائم على الدنا الذي يمكن استخدامه لحماية البيانات بشكل مستقل عن الأنظمة الإلكترونية. لذلك ، قد تكون التكنولوجيا المتقدمة لتخزين البيانات تستخدم الدنا نفسه ، بالإضافة إلى البلورات.
تمكن هذه التقليل من الحجم من تقليل حجم التفاعل بمليون مرة ، مع زيادة الإنتاجية بمليون مرة ، مما يسمح بتركيب 9600 جين على شريحة سيليكون واحدة في الوقت نفسه.
مصدر: Twist Biosciences
في يناير 2023 ، بدأت الشركة في شحن المنتجات من مصنعها الثاني. من المتوقع أن يضاعف المصنع الجديد قدرات الإنتاج لشركة Twist.
بفضل قدرة الشركة المتقدمة على تخليق الدنا وRNA ، يمكن لشركة Twist أن تصبح بسرعة شركة رئيسية لتصنيع الaptamer إذا نمت سوق المنتجات المضادة للتخثر.
كما مصنع “محايد” يركز على تقديم أفضل تسلسل نوكليوتيدي في أفضل سعر ، يمكن أن تكون شركة Twist شريكًا مثاليًا ل bất kỳ شركة أدوية تبحث عن تسويق نوكليوتيدات مفيدة ، مثل تخزين البيانات أو الaptamer المضاد للتخثر.
2. Pure Storage
(PSTG )
من المحتمل أن نعتمد على تخزين البيانات القائم على الدنا أو البلورة في يوم ما لحماية البيانات الحيوية. ولكن حتى ذلك الحين ، من المحتمل أن نعتمد على حلول التخزين التقليدية القائمة على السيليكون.
Pure Storage هي شركة رائدة في سوق “تخزين كخدمة” (STaaS). وهي تتوسع بسرعة (18% سنويًا) مع أكثر من 12,500 عميل حول العالم (ارتفع من 9,000+ في عام 2022) ، بما في ذلك Meta وComcast وDomino’s Pizza وNASA.
مصدر: Pure Storage
Pure Storage تدعم أيضًا العديد من مشاريع الذكاء الاصطناعي من SiriusXM وAutoNation وHealth Genome Center 2030 وCrater Labs ، إلخ.
الميزة الرئيسية للشركة هي تقنية FlashArray وFlashBlade ، التي تتفوق على الأقراص الصلبة ، من خلال تخزين البيانات على أقراص ذاكرة فلاش.
نظم الشركة تستهلك 2-5 مرة أقل الطاقة والمساحة من الأنظمة الحالية القائمة على الأقراص الصلبة ، وهي 10 مرات أكثر موثوقية.
مصدر: Pure Storage
كما أن 1-2% من استهلاك الطاقة العالمي يأتي من مراكز البيانات ، يمكن أن يؤدي تقليل استهلاك الطاقة المرتبط بالتخزين بنسبة 80% إلى تأثير كبير.
بدأت Pure Storage في البداية كمصنع لأجهزة ، ولكنها تطور ببطء إلى مزود خدمة سحابية مع عروض مفتاحية كاملة.
من المحتمل أن تستفيد Pure Storage في السنوات القادمة من صعود الذكاء الاصطناعي مع الحاجة إلى تقليل استهلاك الطاقة في صناعة تكنولوجيا المعلومات ، كما هو موضح على سبيل المثال بالصفقة الأخيرة لشركة Microsoft لإعادة تشغيل محطة ثلاث ميل آيلاند النووية.
