Nadchodzi przełom? Polski sposób na ultraszybki zapis informacji

Polsko-holenderskiemu zespołowi fizyków udało się ominąć barierę w szybkości oraz wydajności zapisu informacji. Dzięki temu dane na dyskach komputerowych można będzie zapisywać tysiąc razy szybciej niż teraz, a w dodatku komputery będą bardziej energooszczędne.
fot. OpenClipart-Vectors Nadchodzi przełom? Polski sposób na ultraszybki zapis informacji
fot. OpenClipart-Vectors / pixabay
Polsko-holenderski zespół badaczy znalazł sposób, który sprawi, że zapis informacji w komputerach będzie o wiele bardziej wydajny. To tzw. technologia zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Przełomowe badania ukazały się w środę w prestiżowym piśmie "Nature".
"Dzięki naszemu rozwiązaniu bliską przyszłością może być komputer, który nie tylko będzie działał szybciej, ale i będzie zużywał mniej energii dzięki wydajniejszej pamięci. I tak np. dzięki zastosowaniu naszej technologii, grafiki 3D, których teraz renderowanie (przetwarzanie - przyp. PAP) trwa kilkadziesiąt minut, wygenerowałby się w kilka sekund. A laptop wytrzymałby bez ładowania dłużej" - opisuje w rozmowie z PAP jeden z autorów publikacji Krzysztof Szerenos, doktorant z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku.
 
CHŁODNA KALKULACJA
 
Jak jednak zaznacza młody fizyk, prawdziwy potencjał rozwiązania będzie szczególnie zauważalny w ogromnych serwerowniach czy centrach przechowywania i przetwarzania danych. Tam oszczędności - jeśli chodzi zarówno o czas, jak i o energię potrzebną do zapisywania i przetwarzania danych - byłyby naprawdę nie do pogardzenia.
 
"Obecnie aż 5 proc. globalnej produkcji energii elektrycznej jest pochłaniane przez takie centra IT, a wkrótce wzrośnie to do 7 proc." - informuje kierownik badań dr hab. Andrzej Stupakiewicz z Wydziału Fizyki UwB. Zwraca uwagę, że przy zapisie wydzielają się spore ilości ciepła - na tyle duże, że aby chronić dane, trzeba zużywać dodatkową energię na chłodzenie urządzeń.
 
Tymczasem, jak oceniają badacze z UwB, nowa metoda sprawi, że podczas zapisu informacji (a także i odczytu), temperatura nośnika informacji wzrośnie np. jedynie o 1 stopień C. W takiej sytuacji chłodzenie będzie zbędne. System działa w temperaturze pokojowej.
 
ŚWIAT DYSKU
 
Andrzej Stupakiewicz przypomina, na czym polega zapis informacji magnetycznej na dysku. "Możemy sobie wyobrazić, że jest tam mnóstwo malutkich magnesików. Każdy magnes ma biegun północny i południowy, czyli kierunek namagnesowania. Jeśli uda nam się obrócić jeden magnesik, zmieniamy jego wartość binarną - np. z 0 na 1. W ten sposób zapisujemy informację" - opowiada.
 
Dodaje, że w dostępnych na rynku pamięciach stan namagnesowania zmieniano najczęściej za pomocą pola magnetycznego albo prądu elektrycznego. Ta metoda nieuchronnie skutkowała jednak rozgrzewaniem materiałów. A to prowadzi do strat energii.
 
Poza tym dotychczasowe metody miały fizyczne ograniczenia, jeśli chodzi o szybkość zapisu - wiadomo było, że aby zmienić stan bitu w najszybszych obecnie pamięciach typu RAM potrzebne było kilka nanosekund (nanosekunda to miliardowa część sekundy). Nowa metoda pozwala obejść dotychczasową barierę związaną z szybkością zapisu.
 
GRANATEM W RYNEK IT
 
Badacze z Polski pokazali, że istnieje materiał nieprzewodzący (granat itrowo-żelazowy domieszkowany jonami kobaltu, YIG:Co), w którym stan namagnesowania można zmieniać za pomocą ultraszybkich impulsów światła, i to odwracalnie. Aby przełączyć jeden bit w takim materiale wystarczy jeden impuls lasera.
 
"W stosunku do obecnie stosowanych najszybszych pamięci możemy uzyskać tysiąckrotne zwiększenie prędkości zapisu i odczytu danych" - porównuje Andrzej Stupakiewicz. Materiały o strukturze granatu są dostępne na rynku i - zdaniem naukowców - nie byłoby problemów z ulepszeniem ich parametrów w celu optymalizacji zapisu i wykorzystaniu na skalę masową.
 
IMPULS DO POWAŻNYCH OSZCZĘDNOŚCI
 
Naukowcy informują, że przy zapisie 1 bitu informacji system zużywałby naprawdę niewiele energii - nawet 10 000 razy mniej niż wchodząca na rynek najnowsza technologia STT-MRAM, i nawet miliard razy mniej niż obecne dyski twarde.
 
Już od jakiegoś czasu wiadomo było, że można wykonać zapis magnetyczny za pomocą pojedynczych impulsów lasera. Przed dekadą grupa badaczy z Holandii odkryła materiał metaliczny o takich właściwościach. Jednak ze względu na bardzo silne pochłanianie światła, materiał ten znacznie nagrzewał się w trakcie zapisu. "Teraz, we współpracy z tym samym zespołem z Holandii, zademonstrowaliśmy, że istnieje magnetyczny dielektryk, który jest przezroczysty i nie nagrzewa się pod wpływem impulsów lasera, a zapis jest jeszcze szybszy" - opowiada Krzysztof Szerenos.
 
Badania zespołu z Białegostoku zostały przeprowadzone przy wsparciu Narodowego Centrum Nauki. Teraz Polacy - wspólnie z Holendrami - starają się o unijny grant na rozwój badań. W ciągu 5 lat chcą zbudować prototyp systemu wykorzystującego nową technologię zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Mają nadzieję, że wtedy nowe urządzenia mogą pojawić się na rynku nawet w ciągu 10 lat.
 
PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala


 

 

POLECANE
Niemcy usiłują odesłać nielegalnych imigrantów do Grecji. Grecja odmawia ich przyjęcia pilne
Niemcy usiłują odesłać nielegalnych imigrantów do Grecji. Grecja odmawia ich przyjęcia

Tysiące uchodźców, którym przyznano już ochronę międzynarodową w Grecji, przyjechało w 2025 r. do Niemiec, gdzie ponownie składało wnioski o azyl - informuje grupa medialna Funke, powołując się na dane Federalnego Ministerstwa Spraw Wewnętrznych. Deportacje do Grecji napotykają na zdecydowany opór ze strony Aten.

Główny Inspektorat Sanitarny wydał pilny komunikat dla mieszkańców i turystów w woj. pomorskim i zachodniopomorskim z ostatniej chwili
Główny Inspektorat Sanitarny wydał pilny komunikat dla mieszkańców i turystów w woj. pomorskim i zachodniopomorskim

Zakwit sinic sprawił, że w niedzielę zamkniętych jest 11 kąpielisk w północnej Polsce. Takie dane opublikował Główny Inspektorat Sanitarny. Średnia temperatura wody w Bałtyku wynosi ok. 20 st. C.

Chcesz pozwać władzę przed sądem administracyjnym? Teraz będzie Cię to kosztowało o wiele więcej tylko u nas
Chcesz pozwać władzę przed sądem administracyjnym? Teraz będzie Cię to kosztowało o wiele więcej

Ledwo człowiek na chwilę wakacyjnie odwróci wzrok, zajmie się czymś pożytecznym, a już nasi urzędnicy, w swej niezmordowanej trosce o nasze dobro, wymyślą coś nowego.

Wbiegł na murawę podczas meczu. Aktywista Ostatniego Pokolenia chciał się przypiąć do bramki z ostatniej chwili
Wbiegł na murawę podczas meczu. Aktywista Ostatniego Pokolenia chciał się przypiąć do bramki

Podczas drugiej połowy spotkania Lechii Gdańsk z Lechem Poznań, zakończonego wynikiem 3:4, doszło do niecodziennego incydentu. W 66. minucie meczu na murawę wbiegł aktywista związany z ruchem "Ostatnie Pokolenie". Mężczyzna próbował przypiąć się do słupka jednej z bramek.

Niemcy opublikowali dane o przestępczości w szkołach. Zwrócili uwagę na cudzoziemców i ataki nożem Wiadomości
Niemcy opublikowali dane o przestępczości w szkołach. Zwrócili uwagę na cudzoziemców i ataki nożem

W 2024 roku aż 40 proc. osób podejrzanych o przemoc w niemieckich szkołach nie miało obywatelstwa Niemiec. Co istotne, osoby pochodzenia zagranicznego, które posiadają niemieckie paszporty – w tym również z podwójnym obywatelstwem – zostały zaklasyfikowane wyłącznie jako Niemcy. Informacje te zostały ujawnione w odpowiedzi na interpelację posła Alternatywy dla Niemiec (AfD), Martina Hessa.

Skandal. Znany vloger miał przeprowadzić wywiad ze Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim. Astronomia przegrała z polityką? gorące
Skandal. Znany vloger miał przeprowadzić wywiad ze Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim. Astronomia przegrała z polityką?

Znany vloger Karol Wójcicki prowadzący na YouTube popularnonaukowy kanał "Z głową w gwiazdach" miał przeprowadzić wywiad ze Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim, polskim kosmonautą, który wrócił niedawno ze swojej misji kosmicznej. Wywiad nie doszedł do skutku, a okoliczności sprawiają wrażenie dość skandalicznych.

W związku z niebezpieczną pogodą zwołano sztab kryzysowy. Ewakuowano obozy harcerskie pilne
W związku z niebezpieczną pogodą zwołano sztab kryzysowy. Ewakuowano obozy harcerskie

W związku ze zbliżającym się załamaniem pogody, Rządowe Centrum Bezpieczeństwa wysłało alerty do mieszkańców aż 12 województw. Min. Marcin Kierwiński zdecydował o zwołaniu sztabu kryzysowego w siedzibie Rządowego Centrum Bezpieczeństwa — poinformowało Ministerstwo Spraw Wewnętrznych i Administracji.

Spłonęła hala pod Warszawą. Trwa dogaszanie pilne
Spłonęła hala pod Warszawą. Trwa dogaszanie

W nocy z soboty na niedzielę doszło do pożaru w miejscowości Kałuszyn, położonej niedaleko Mińska Mazowieckiego na Mazowszu. Ogień pojawił się w budynku dawnej hali produkcyjnej. Akcja gaśnicza wymagała zaangażowania znacznych sił i środków – do walki z żywiołem skierowano aż 23 zastępy straży pożarnej.

Tragiczny finał poszukiwań Polaka w Słowenii Wiadomości
Tragiczny finał poszukiwań Polaka w Słowenii

W słoweńskich Alpach Julijskich, w rejonie góry Triglav, odnaleziono ciało 34-letniego obywatela Polski, który zaginął w piątek 25 lipca. Informację o tragicznym zdarzeniu podała słoweńska agencja prasowa STA.

Sondaż w USA. Prezydent Trump ma powody do radości z ostatniej chwili
Sondaż w USA. Prezydent Trump ma powody do radości

Partia Demokratyczna odnotowuje najniższy od 35 lat wskaźnik poparcia wyborców w USA; większość z nich uważa, że to Republikanie lepiej radzą sobie z większością zagadnień, które wpływają na wyborcze preferencje - wynika z sondażu dziennika „Wall Street Journal”.

REKLAMA

Nadchodzi przełom? Polski sposób na ultraszybki zapis informacji

Polsko-holenderskiemu zespołowi fizyków udało się ominąć barierę w szybkości oraz wydajności zapisu informacji. Dzięki temu dane na dyskach komputerowych można będzie zapisywać tysiąc razy szybciej niż teraz, a w dodatku komputery będą bardziej energooszczędne.
fot. OpenClipart-Vectors Nadchodzi przełom? Polski sposób na ultraszybki zapis informacji
fot. OpenClipart-Vectors / pixabay
Polsko-holenderski zespół badaczy znalazł sposób, który sprawi, że zapis informacji w komputerach będzie o wiele bardziej wydajny. To tzw. technologia zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Przełomowe badania ukazały się w środę w prestiżowym piśmie "Nature".
"Dzięki naszemu rozwiązaniu bliską przyszłością może być komputer, który nie tylko będzie działał szybciej, ale i będzie zużywał mniej energii dzięki wydajniejszej pamięci. I tak np. dzięki zastosowaniu naszej technologii, grafiki 3D, których teraz renderowanie (przetwarzanie - przyp. PAP) trwa kilkadziesiąt minut, wygenerowałby się w kilka sekund. A laptop wytrzymałby bez ładowania dłużej" - opisuje w rozmowie z PAP jeden z autorów publikacji Krzysztof Szerenos, doktorant z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku.
 
CHŁODNA KALKULACJA
 
Jak jednak zaznacza młody fizyk, prawdziwy potencjał rozwiązania będzie szczególnie zauważalny w ogromnych serwerowniach czy centrach przechowywania i przetwarzania danych. Tam oszczędności - jeśli chodzi zarówno o czas, jak i o energię potrzebną do zapisywania i przetwarzania danych - byłyby naprawdę nie do pogardzenia.
 
"Obecnie aż 5 proc. globalnej produkcji energii elektrycznej jest pochłaniane przez takie centra IT, a wkrótce wzrośnie to do 7 proc." - informuje kierownik badań dr hab. Andrzej Stupakiewicz z Wydziału Fizyki UwB. Zwraca uwagę, że przy zapisie wydzielają się spore ilości ciepła - na tyle duże, że aby chronić dane, trzeba zużywać dodatkową energię na chłodzenie urządzeń.
 
Tymczasem, jak oceniają badacze z UwB, nowa metoda sprawi, że podczas zapisu informacji (a także i odczytu), temperatura nośnika informacji wzrośnie np. jedynie o 1 stopień C. W takiej sytuacji chłodzenie będzie zbędne. System działa w temperaturze pokojowej.
 
ŚWIAT DYSKU
 
Andrzej Stupakiewicz przypomina, na czym polega zapis informacji magnetycznej na dysku. "Możemy sobie wyobrazić, że jest tam mnóstwo malutkich magnesików. Każdy magnes ma biegun północny i południowy, czyli kierunek namagnesowania. Jeśli uda nam się obrócić jeden magnesik, zmieniamy jego wartość binarną - np. z 0 na 1. W ten sposób zapisujemy informację" - opowiada.
 
Dodaje, że w dostępnych na rynku pamięciach stan namagnesowania zmieniano najczęściej za pomocą pola magnetycznego albo prądu elektrycznego. Ta metoda nieuchronnie skutkowała jednak rozgrzewaniem materiałów. A to prowadzi do strat energii.
 
Poza tym dotychczasowe metody miały fizyczne ograniczenia, jeśli chodzi o szybkość zapisu - wiadomo było, że aby zmienić stan bitu w najszybszych obecnie pamięciach typu RAM potrzebne było kilka nanosekund (nanosekunda to miliardowa część sekundy). Nowa metoda pozwala obejść dotychczasową barierę związaną z szybkością zapisu.
 
GRANATEM W RYNEK IT
 
Badacze z Polski pokazali, że istnieje materiał nieprzewodzący (granat itrowo-żelazowy domieszkowany jonami kobaltu, YIG:Co), w którym stan namagnesowania można zmieniać za pomocą ultraszybkich impulsów światła, i to odwracalnie. Aby przełączyć jeden bit w takim materiale wystarczy jeden impuls lasera.
 
"W stosunku do obecnie stosowanych najszybszych pamięci możemy uzyskać tysiąckrotne zwiększenie prędkości zapisu i odczytu danych" - porównuje Andrzej Stupakiewicz. Materiały o strukturze granatu są dostępne na rynku i - zdaniem naukowców - nie byłoby problemów z ulepszeniem ich parametrów w celu optymalizacji zapisu i wykorzystaniu na skalę masową.
 
IMPULS DO POWAŻNYCH OSZCZĘDNOŚCI
 
Naukowcy informują, że przy zapisie 1 bitu informacji system zużywałby naprawdę niewiele energii - nawet 10 000 razy mniej niż wchodząca na rynek najnowsza technologia STT-MRAM, i nawet miliard razy mniej niż obecne dyski twarde.
 
Już od jakiegoś czasu wiadomo było, że można wykonać zapis magnetyczny za pomocą pojedynczych impulsów lasera. Przed dekadą grupa badaczy z Holandii odkryła materiał metaliczny o takich właściwościach. Jednak ze względu na bardzo silne pochłanianie światła, materiał ten znacznie nagrzewał się w trakcie zapisu. "Teraz, we współpracy z tym samym zespołem z Holandii, zademonstrowaliśmy, że istnieje magnetyczny dielektryk, który jest przezroczysty i nie nagrzewa się pod wpływem impulsów lasera, a zapis jest jeszcze szybszy" - opowiada Krzysztof Szerenos.
 
Badania zespołu z Białegostoku zostały przeprowadzone przy wsparciu Narodowego Centrum Nauki. Teraz Polacy - wspólnie z Holendrami - starają się o unijny grant na rozwój badań. W ciągu 5 lat chcą zbudować prototyp systemu wykorzystującego nową technologię zimnego ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego. Mają nadzieję, że wtedy nowe urządzenia mogą pojawić się na rynku nawet w ciągu 10 lat.
 
PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala


 


 

Polecane
Emerytury
Stażowe