افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی دیسک‌های نوری چرا و چگونه؟

کم نیستند علاقه‌مندانی که فکر می‌کنند Sony‌ با تکنولوژی Blueray پیش‌قراول دنیای دیسک‌های نوری است. بی‌خیال این پندار باطل شوید و حتم داشته باشید که عمر تکنولوژی راحت‌الحلقوم Blueray به سال ۲۰۱۵ نخواهد رسید. به‌ نظر می‌رسد متولیان شرکت Toshiba هوشمندی به خرج دادند که در زمان مناسب گلیم خود را از کارزار رقابت با Sony و متحدانش بیرون کشیدند. گفته یکی از زعمای Samsung را -که عمر تکنولوژی Blueray را کمتر از پنج سال پیش‌بینی کرده است- نباید فراموش کرد. حتم دارم اتفاقاتی در نهان جریان دارد که من و شما از آن بی‌خبریم!
● خبرهای جدید
شاید بتوان گفت که از سال ۲۰۰۷ به این‌سو؛ نشده است که یک ماه به انتها برسد و خبری از رهیافت جدید با موضوع افزایش ظرفیت دیسک‌های نوری منتشر نشود. بیچاره خواننده این خبرها که زود دلخوش می‌شود و فکر می‌کند که همین فردا پس‌فردا یکی از آن‌ها را در کیف خود این‌ور و آن‌ور خواهد برد!
در چند سال اخیر خبرهای متعددی درباره استفاده از پرتوهای لیزر آبی‌رنگ (Blueray) برای تولید دیسک‌های نوری با ظرفیت ۵۰ تا ۲۰۰ گیگابایت، استفاده از پرتورهای لیزر قرمزرنگ کنونی برای افزایش ظرفیت دیسک‌های نوری تا ۴۰۰ گیگابایت، حمایت اتحادیه اروپا از الگوریتم‌های کنترلی جدید و تولید دیسک‌هایی با ظرفیت ۵۰۰ گیگابایت منتشر شده است. همچنین خبرهایی ازجمله استفاده از پدیده هولوگرافیک و گام نهادن در وادی ترابایت و این آخری هم استفاده از نانوتکنولوژی و افزایش سقف انتظارات تا مرز ۱۰ ترابایت به انتشار رسیده است. در این فرصت مختصر قصد دارم کلیاتی درباره دیسک‌های نوری و چند تکنولوژی درست و درمون مورد استفاده صحبت کنم.
● اساس کار
به بهانه‌های مختلف و به‌ طور جسته و گریخته درباره شیوه ذخیره‌سازی داده‌ها روی دیسک‌های نوری صحبت شده است. به ‌تصورم می‌دانید که داده‌ها روی دیسک‌های نوری به‌ شکل مارپیچی ذخیره می‌شوند و آن نظم و ترتیب داده‌های ذخیره شده روی پلاترهای هارددیسک‌ها را ندارند. ‌البته خیلی هم بی‌نظم نیستند، اما دسترسی به داده‌های دیسک‌های نوری قدری کندتر از هارددیسک‌های تر و فرز است. به‌ همین دلیل است که از دیسک‌های نوری در بیشتر موارد به‌ عنوان ذخیره‌سازهای غیرفعال استفاده می‌شود.
وظیفه پرتوهای لیزری که در بالا بارها مورد اشاره قرار گرفت، ایجاد تغییرات در سطح دیسک نوری است. این ایجاد تغییرات در دیسک‌هایی که برای یک مرتبه اجازه ذخیره‌سازی (Writable) می‌دهند، به ‌صورت ایجاد خراش (چاله) در سطح دیسک است. در دیسک‌هایی نیز که اجازه بازنویسی (Rewritable) را مهیا می‌کنند، به ‌صورت تغییر حالت در موادی است که لایه‌های اصلی دیسک را پوشانده. از این‌رو برای چندین مرتبه می‌توان داده‌های مختلف را با تغییر حالت مواد ثبت یا حذف کرد!
نکته بسیار مهم این است که ابعاد چاله‌ای که توسط پرتو لیزر ایجاد می‌شوند به‌ طول موج پرتو لیزر بستگی دارند. به این معنی که هر چه طول موج کمتر شود دقت پرتو لیزر افزایش می‌یابد و ابعاد چاله کاهش خواهد یافت. بر‌ همین اساس می‌توان فاصله چاله‌ها را در طول مسیر مارپیچ کاهش داد و تعداد بیشتری چاله (داده) ایجاد کرد. دیگر اینکه، با کاهش ابعاد چاله می‌توان فاصله مسیر مارپیچ را به طور عرضی فشرده‌تر کرد و بر تعداد مارپیچ‌ها افزود و به ‌همان نسبت می‌توان تعداد چاله‌ها (داده‌ها) را نیز افزایش داد.
راه دیگر افزایش ظرفیت، ‌افزایش تعداد لایه‌های دیسک نوری است. در دیسک‌های DVD کنونی می‌توان از دو لایه در هر طرف؛ یعنی چهار لایه در دو طرف دیسک استفاده کرد و ظرفیت را تا ۱۸ گیگابایت افزایش داد. موضوعی که بسیار مورد توجه قرار گرفت، امکان افزایش لایه‌ها در یک طرف با همین تکنولوژی و دستیابی به ظرفیت‌های چند صد گیگابایتی است.
این را نگویم می‌میرم که جناب Sony از لیزر آبی‌رنگ که طول موج کوتاهتری نسبت به لیزر قرمزرنگ دارد در تکنولوژی Blueray استفاده کرده و راستش را بخواهید کار عجیب و غریبی نکرده است. شرکت Sony نمی‌تواند ظرفیت دیسک‌های نوری را با همین تکنولوژی تا یکی دو ترابایت افزایش دهد. خیالتان از این بابت راحت باشد!
● و اما تکنولوژی‌های جدید
پژوهشگران چینی با همین پرتو لیزر قرمزرنگ معمولی و استفاده از الگوریتم‌های جدید ذخیره‌سازی و البته بهره گرفتن از مواد جدید توانسته‌اند ظرفیت دیسک‌های DVD را تا ۵۰ گیگابایت افزایش دهند و پیش‌بینی کرده‌اند که ظرفیت دیسک‌ها با این شیوه تا ۲۰۰ گیگابایت قابل افزایش خواهد بود.
برخی شرکت‌های غربی فعال در این حوزه، از منظر دیگری به ماجرا نگاه می‌کنند. توجه به برخی پدیده‌های فیزیکی مانند هولوگرافی چند سالی است که مورد توجه قرار گرفته. چند سال پیش بود که دیسک هولوگرافیک ۳۰۰ گیگابایتی به ‌صورت آزمایشگاهی تولید شد. قیمت درایوهای نوری هولوگرافیک به شدت بالاست و به ‌نظر نمی‌رسد طی چهار پنج سال آینده برای عموم قابل استفاده باشد. تکنولوژی هولوگرافیک از دو پرتو لیزر قرمز و سبز استفاده و داده‌ها را در لایه‌های متعددی ذخیره می‌کند. امنیت داده‌ها فراتر از انتظار است، زیرا ایراد آسیب محدود در سطح دیسک هولوگرافیک نمی‌تواند دسترسی به داده‌ها را مختل کند. چشم‌انداز پیش‌بینی شده برای ظرفیت دیسک‌های هولوگرافیک در حوالی ۵ تا ۷ ترابایت سیر می‌کند!
در سوی دیگر دنیا؛ پژوهشگران اروپایی با حمایت اتحادیه اروپا موفق به تولید دیسک‌هایی با ظرفیت ۵۰۰ گیگابایت به شکل آزمایشگاهی شده‌اند و در حال حاضر روی تولید نمونه یک ترابایتی آن فعالیت می‌کنند. گفته می‌شود این تکنولوژی ارزان‌تر از تکنولوژی هولوگرافیک است و پیش از ۲۰۱۱ برای کاربران کاربلد قابل استفاده خواهد بود. جدی‌ترین تکنولوژی ذخیره‌سازی دیسک‌های نوری طی یکی دو هفته گذشته معرفی شده است!
● نانوتکنولوژی در دیسک‌های نوری
نانوتکنولوژی عنوانی است عام که به ‌مجموعه‌ای از تکنولوژی‌ها و روش‌های کار و استفاده از مواد در ابعاد نانومتر اطلاق می‌شود. خوشحالم که پای نانوتکنولوژی به دنیای ذخیره‌سازی نوری باز شده است. ایجاد شبکه‌های مولکولی منظم و مستحکم از قابلیت‌های بی‌بدیل نانوتکنولوژی است. استفاده از تکنولوژی نانوذرات در امر ذخیره‌سازی؛ یکی از جدیدترین کاربردهای نانوتکنولوژی است که امید می‌رود ظرفیت دیسک‌ها را تا ۱۰ ترابایت افزایش دهد. در حال حاضر نمونه آزمایشگاهی این دیسک با ظرفیت ۶/۱ ترابایت (۱۶۰۰ گیگابایت) در استرالیا تولید شده است و مراحل پایانی آزمون‌ها را طی می‌کند. این پژوهشگران از نانوذرات به‌ عنوان عناصر اصلی ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کنند و برای افزایش ظرفیت دیسک‌های نوری دست به دامان پدیده پلاریزاسیون (قطبیدگی) شده‌اند. این عمل به گونه‌ای است که داده‌های متفاوت در یک مکان ذخیره‌سازی می‌شوند و برای جلوگیری از تاثیر آن‌ها بر یکدیگر؛‌ از پدیده پلاریزاسیون استفاده می‌کنند. به‌ بیان محلی، با تغییر در تقارن محوری نور لیزر،‌ می‌توان داده‌های مختلفی را در یک محل ذخیره کرد!
قول می‌دهم در اولین فرصت درباره پدیده قطبیدگی و کاربرد آن در امر ذخیره‌سازی به قدر کفایت صحبت کنم. نانوتکنولوژی به‌ طور حتم زوایه نگاه شما را به دنیای ذخیره‌سازی تغییر خواهد داد!

منبع : هفته‌نامه بزرگراه فناوری