Pourquoi le stockage traditionnel ne peut pas suivre l’IA : le cas du stockage de données mécanique

Les systèmes informatiques avancés et l’IA d’aujourd’hui nécessitent plus de stockage que jamais. En conséquence, de nombreuses avancées ont eu lieu dans le secteur du stockage de données au cours des dernières années. Ces progrès incluent l’utilisation de matériaux révolutionnaires et de nouvelles méthodes. Voici un aperçu de certaines des dernières méthodes de stockage de données susceptibles de bouleverser le marché.

Demande de stockage de données en hausse.

La demande de solutions de stockage de données continue de s’étendre dans l’ensemble du secteur, avec plus de 9 000 centres de données dans le monde. Notamment, les États‑Unis sont en tête en termes de centres de données, avec plus de 5 000 en fonctionnement actuellement. Ces installations jouent un rôle essentiel en permettant aux entreprises, aux utilisateurs et aux gouvernements de suivre les informations cruciales.

Le stockage cloud mène la marche

Les analystes prévoient que le marché du stockage cloud passera de 61 milliards de dollars en 2020 à 390 milliards d’ici 2028. Cette croissance peut être attribuée à de nombreux facteurs. Cependant, l’utilisation accrue d’algorithmes d’IA haute performance est l’une des principales raisons pour lesquelles les services de cloud computing sont si demandés. Ces services nécessitent que de grands modèles de données soient sauvegardés et accessibles pendant leur fonctionnement. Notamment, les systèmes d’IA requièrent des modèles plus volumineux pour offrir davantage de services. Ainsi, les besoins en stockage de données devraient continuer à augmenter.

Problèmes des méthodes de stockage de données actuelles

Les dispositifs de stockage actuels fonctionnent bien pour les systèmes non IA, mais ils ne peuvent pas offrir l’évolutivité nécessaire pour héberger et faire fonctionner les algorithmes les plus performants. Les disques SSD sont limités par leurs grains magnétiques, tandis que les clés flash ont atteint leurs limites physiques d’échelle. Même les méthodes de stockage numérique comme les CD souffrent de limitations physiques en termes d’espace de stockage de données.

Stockage mécanique

Une forme de stockage qui a récemment suscité un intérêt considérable est le stockage mécanique. Cette méthode utilise de petites indentations qui représentent les données. Cette technique de stockage a été étudiée par IBM et Intel (INTC ) par le passé en raison de ses caractéristiques intéressantes et de ses capacités de stockage dense.

Problèmes des méthodes de stockage mécanique utilisées aujourd’hui

De nombreuses recherches ont été consacrées au développement et aux tests de dispositifs de stockage mécanique par le passé. Les appareils fonctionnaient bien et offraient une plus grande densité. Cependant, ils présentaient de nombreux inconvénients, notamment des difficultés de synthèse, des températures d’effacement faibles et un manque de stabilité. L’utilisation d’une sonde chauffée compliquait davantage la procédure, car la sonde nécessitait plus d’énergie et réduisait la sécurité.

Étude sur le stockage de données polymère à haute densité

Une étude¹ récente publiée dans la revue Advanced Science présente une méthode novatrice pour créer et utiliser un polymère à haute densité comme support de stockage. Le polymère est idéal pour cette tâche pour plusieurs raisons. Tout d’abord, il offre la polyvalence physique et les caractéristiques chimiques nécessaires pour accomplir le travail.

Par exemple, certains polymères ont une faible rugosité de surface et peuvent conserver leur forme sans distorsion dans les bonnes conditions. Cette étude présente une nouvelle forme de polymère créée spécifiquement pour les tâches de stockage de données, appelée Flinders Polymer, du nom de l’école où elle a été développée. Notamment, ce matériau a été créé en utilisant la vulcanisation inverse pour combiner le soufre et le dicyclopentadiène.
Ces matériaux sont peu coûteux et renouvelables. En conséquence, ils sont idéaux pour l’écriture, l’effacement et la réécriture constants que le système de stockage de données doit effectuer. De plus, ils offrent une plus grande densité de stockage grâce à la méthode d’encodage des données dans le polymère.

Indentations nanoscopiques pour le stockage de données

Des chercheurs ont utilisé des indentations nanoscopiques pour stocker des marques de données à l’échelle microscopique. Un microscope à force atomique a été utilisé pour réaliser ces indentations. Les profondeurs des indentations variaient de <1 à 30 nm, chaque profondeur représentant un point de données différent. Notamment, cette approche permet une densité de stockage 4 fois supérieure à celle des disques durs traditionnels.

Système de codage numérique ternaire

Au cœur des capacités de stockage accrues se trouve la méthode d’encodage ternaire. Cette méthode dépasse les systèmes binaires qui restent limités à 2 états, 8 cellules et 256 caractères. Le codage ternaire ajoute un état supplémentaire, permettant de représenter 6 561 caractères sur 8 cellules. Notamment, la profondeur de l’indentation permet de partager des informations supplémentaires.

Effacement du stockage de données polymère

Une autre préoccupation majeure des chercheurs était de s’assurer que le polymère pouvait être facilement effacé et réécrit. L’équipe a constaté que le polymère offrait d’excellentes capacités de stockage et une métathèse thermique S─S. Ils ont également noté que la réorganisation thermique du réseau polysulfure dynamique se produisait lorsqu’une quantité précise de chaleur était appliquée.

Test du stockage de données polymère

Les chercheurs ont mené plusieurs phases de test afin de trouver le mélange de polymère parfait et les procédés adaptés aux tâches. Ils ont testé chaque composition de polymère pour vérifier sa modifiabilité à l’échelle nanoscopique. De plus, l’équipe a surveillé le fonctionnement du cantilever AFM avec les matériaux.
Ils ont découvert que le cantilever pouvait appliquer une large gamme de forces (0,6–3,8 µN) tout en réduisant les besoins énergétiques. Notamment, la partie la plus large des indentations ne mesurait que 15 ± 1 nm, les rendant nanoscopiques.

Test d’effacement

Les chercheurs devaient confirmer que le nouveau polymère pouvait effacer avec succès et accueillir de nouvelles données à plusieurs reprises. Pour tester cette fonctionnalité, ils ont créé une matrice 4 × 4 d’indentations avec des profondeurs de 18 à 27 nm. Ils ont ensuite fabriqué 7 échantillons duplicata qui ont été déposés par goutte et durcis sur un substrat de silicium. Toutes les indentations ont été effacées en moins de 2 minutes lors du premier test.

Résultats

Les résultats des tests démontrent l’efficacité du nouveau système de stockage de données. Les ingénieurs ont constaté qu’il ne fallait que quelques secondes pour effacer et réécrire les données en utilisant le polymère Filmers et des impulsions de chaleur. Ces impulsions de chaleur étaient bien inférieures à celles des méthodes de stockage mécanique précédentes, qui nécessitaient souvent des éléments de chauffage à haute puissance.
Les ingénieurs ont passé des mois à étudier les indentations de chaque unité de stockage afin de s’assurer de leur précision. L’équipe a utilisé l’imagerie AFM pour surveiller toute modification des indentations et des données. Ils ont découvert que leur méthode pouvait également être appliquée à des feuilles de polymère minces et pouvait être enregistrée à l’aide d’autres techniques comme le microscope électronique à balayage.

Avantages des dispositifs de stockage mécanique

Il existe plusieurs avantages qui font que les dispositifs de stockage mécanique se démarquent de la concurrence. Tout d’abord, ils sont opérationnellement simples. Dans la plupart des cas, il existe une marque représentant les données. Aujourd’hui, les batteries mécaniques fonctionnent à l’échelle nanoscopique, créant un nouveau niveau de densité.

Haute densité

L’avantage principal de cette forme de batterie est sa densité supérieure. Ces dispositifs peuvent stocker davantage dans un espace réduit grâce à l’utilisation du code ternaire. Pouvoir exploiter la profondeur de l’indentation comme méthode de codage ajoute une dimension supplémentaire à l’équation. De plus, ces systèmes peuvent intégrer plusieurs cantilevers et scanners pour permettre une lecture et une écriture parallèles.

Bon marché

Cette méthode de stratégie de stockage de données alternative offre une solution à faible coût par rapport à la norme. Les principaux composants du polymère, le soufre et le dicyclopentadiène, sont abordables et facilement disponibles. Les coûts réduits de cette approche signifient que ces systèmes peuvent être utilisés dans un large éventail d’industries.

Faible consommation d’énergie

Un autre avantage majeur de cette nouvelle méthode de stockage mécanique est la réduction de la consommation d’énergie. Contrairement à son prédécesseur, cette méthode de stockage peut être réalisée à température ambiante. Ainsi, elle est plus sûre, consomme beaucoup moins d’énergie et est plus durable.

Effaçable et réutilisable

Le polymère Filmers s’est avéré extrêmement résilient et peut être effacé et réécrit en quelques secondes. Il est léger et peut conserver sa structure à l’échelle nanoscopique, permettant ainsi un stockage de données plus important dans un espace réduit.

Propre

Notamment, cette méthode de stockage produit très peu de sous‑produits. Les matériaux utilisés pour créer le stockage n’émettent aucun soufre lors du processus de fusion et de réécriture. Cette approche garantit également une véritable durabilité du stockage, contribuant à ce que la prochaine génération de systèmes d’IA puisse offrir des services utiles sans causer de dommages irréparables à l’écosystème.

Problèmes à résoudre

Il existe certains problèmes que les ingénieurs doivent résoudre pour rendre leurs dispositifs de stockage mécanique accessibles au grand public. Tout d’abord, le système ne peut fonctionner que dans des environnements inférieurs à la température d’effacement. Si le stockage entre en contact avec des températures supérieures au point d’effacement prédéterminé, toutes les données seront perdues. Ce type de perte peut survenir dans presque tout dispositif de stockage qui surchauffe. Cependant, la basse température du dispositif de stockage de données polymère aggrave le problème et constitue une préoccupation majeure pour les chercheurs à l’avenir.

Chercheurs

Le laboratoire Chalker de l’Université Flinders a dirigé l’étude avec Abigail Mann en tant que première auteure. Les tests ont été réalisés dans les installations de recherche sur site du collège. Désormais, l’équipe cherche à développer son travail afin d’introduire sur le marché des batteries mécaniques à haute densité. Dans le cadre de cette étape, ils continueront à étudier différents polymères et à examiner des méthodes d’écriture alternatives, notamment l’utilisation de lasers et la lithographie par nano‑impression.

Entreprises pouvant bénéficier de l’étude sur le stockage de données mécanique

Le marché du stockage de données est compétitif, avec plusieurs acteurs majeurs qui dominent le secteur. Ces entreprises offrent des options de stockage précieuses qui aident les chercheurs, les entreprises et les particuliers à tirer le meilleur parti de leurs calculs. Voici une entreprise bien placée pour intégrer cette technologie et augmenter ses revenus.

Data Storage Corporation

The Data Storage Corporation (DTST ) est entrée sur le marché en 2001 avec l’objectif de fournir des options de stockage avancées. Cette entreprise technologique basée dans le Delaware résulte d’une fusion avec Emergent LLC. Cette fusion a élargi l’offre de l’entreprise et l’a aidée à s’implanter dans le secteur des services à large bande.

Aujourd’hui, Data Storage Corporation est un fournisseur leader de services de données, y compris la sauvegarde hors site et plus encore. Les services de l’entreprise ont aidé les entreprises à se remettre de pertes majeures et même de catastrophes naturelles. Ainsi, elle a maintenu une position forte sur le marché et possède des partenariats stratégiques avec d’importantes entreprises technologiques comme Microsoft.

Les produits de l’entreprise comprennent un ensemble de ressources évolutives de niveau entreprise, y compris ezHost. L’option exVault offre une redondance aux entreprises et un chiffrement avancé, leur permettant d’étendre leurs opérations et de protéger les données des utilisateurs. Il existe également une option ezRecovery qui simplifie la remise en marche de votre entreprise après des catastrophes ou des événements majeurs.

Si Data Storage Corp pouvait intégrer la dernière technologie de batteries mécaniques à son offre, ses clients bénéficieraient de meilleurs services et l’entreprise pourrait réduire ses coûts. La densité de stockage accrue permettrait à la société d’offrir 4 fois plus de stockage que ses installations actuelles, augmentant ainsi les retours sur investissement à de nouveaux sommets.

Batteries supplémentaires à connaître

Il n’a pas manqué de tentatives de la part des chercheurs pour créer le dispositif de stockage parfait. Bien qu’aucune n’ait atteint la perfection, il y a eu une innovation considérable. Voici quelques autres méthodes de stockage intéressantes qui pourraient remodeler le marché à l’avenir et offrir aux appareils électroniques d’aujourd’hui une mémoire exceptionnelle.
Mémoire à base d’oxygène

Cette méthode de stockage exploite les molécules d’oxygène qui se déplacent entre des couches de mémoire prédéfinies. Ces couches sont composées d’oxyde de tantale, de métal tantale et de trois électrodes en platine qui déplacent l’O₂ entre les couches. Cette méthode de stockage mécanique présente un avantage majeur : les températures ne l’effacent pas, ce qui la rend idéale pour des conditions extrêmes où la chaleur serait normalement problématique.

Cristaux

Des chercheurs ont récemment étudié l’utilisation de cristaux comme dispositifs de stockage. Les cristaux possèdent certaines caractéristiques qui pourraient améliorer les capacités de stockage. Tout d’abord, ils sont très rigides et structurés au niveau atomique. Ce système utilise des lasers ultra‑rapides pour inscrire précisément des données dans des vides nanostructurés au sein du cristal de silice, offrant un stockage résistant à la chaleur.

Diamants

Une équipe de chercheurs innovants a découvert que les diamants pouvaient offrir des capacités de stockage similaires à celles des cristaux. Contrairement aux cristaux, le stockage dans le diamant repose sur la modification de la couleur centrale du diamant à l’aide d’une charge électrique. Comme les cristaux, les données encodées dans le diamant sont extrêmement résistantes à la chaleur et au temps.

Stockage de données mécanique – Est‑ce l’avenir ?

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles le stockage mécanique pourrait représenter l’avenir. Tout d’abord, la densité accrue permet de stocker davantage dans un espace réduit. Ainsi, les appareils électroniques peuvent devenir plus petits et plus puissants grâce à ces dispositifs. De plus, ces appareils sont durables et coûtent moins cher que les alternatives. Tous ces facteurs continuent de susciter l’intérêt pour les nouvelles méthodes de stockage de données et leurs fabricants.

Découvrez d’autres avancées intéressantes en informatique maintenant.

Référence de l’étude:

^{1. Kim, S., et al. (2025). Acrobaties à l’échelle des insectes: un robot micro‑aérien durable, précis et agile. Science Robotics, 10, eadp4256. https://doi.org/10.1126/scirobotics.adp4256}