Хранение данных на магнитной ленте может показаться восхитительно ретро, но на самом деле она все еще широко используется для архивных целей благодаря высокой плотности данных. Теперь исследователи из Токийского университета создали магнитную ленту с использованием нового материала, который обеспечивает более высокую плотность хранения и большую защиту от помех, а также новый способ записи на ленту с использованием высокочастотных миллиметровых волн.
Твердотельные накопители (SSD), диски Blu-ray и другие современные технологии хранения данных могут быть быстро записаны и прочитаны, но у них не самая лучшая плотность хранения и их масштабирование может быть дорогостоящим. Хотя магнитная лента не пользовалась популярностью на потребительском уровне примерно с 1980-х годов, в сфере центров обработки данных и более долговременных архивных хранилищ, ее более низкие скорости являются приемлемой платой за более высокую плотность данных.
Но, конечно, всегда есть возможности для улучшения, и в новом исследовании токийские исследователи разработали новый материал для хранения, а также новый способ записи на него. Команда утверждает, что он должен иметь более высокую плотность хранения, более длительный срок службы, более низкую стоимость, лучшую энергоэффективность и более высокую устойчивость к внешним помехам.
«Наш новый магнитный материал называется "оксид железа эпсилон", он особенно подходит для длительного цифрового хранения», - говорит Шиничи Окоши (Shinichi Ohkoshi), ведущий исследователь исследования. «Когда данные записываются в него, магнитные состояния, которые представляют биты, становятся устойчивыми к внешним паразитным магнитным полям, которые в противном случае могли бы помешать данным. Мы говорим, что у него сильная магнитная анизотропия. Конечно, эта функция также означает, что в первую очередь сложнее записать данные; однако у нас есть новый подход и к этой части процесса».
Чтобы записать данные, команда разработала новый метод, который они назвали "магнитной записью с помощью фокусированной миллиметровой волны". Миллиметровые волны на частотах от 30 до 300 ГГц нацелены на полосы оксида железа эпсилон, находящихся под воздействием внешнего магнитного поля. Это заставляет частицы на ленте менять свое магнитное направление, что создает бит информации.
Переворот магнитного полюса. Миллиметровые волны облучают оксид железа эпсилон, меняя его магнитные состояния на противоположные, представляя бинарные состояния 1 или 0. Фото: Ohkoshi et al.
«Так мы преодолеваем то, что в области науки о данных называется «трилеммой магнитной записи», - говорит автор исследования Мари Йошикио (Marie Yoshikiyo). «Трилемма описывает, как для увеличения плотности хранения вам нужны более мелкие магнитные частицы, но более мелкие частицы имеют большую нестабильность, и данные могут быть легко потеряны. Поэтому нам пришлось использовать более стабильные магнитные материалы и создать совершенно новый способ записи на них. Что меня удивило, так это то, что этот процесс также мог быть энергоэффективным».
Команда не вдавалась в подробности о том, какой именно может быть плотность хранения новой технологии - вместо этого исследование, похоже, является подтверждением концепции. Это означает, что предстоит еще много работы, и, по оценкам специалистов, устройства, основанные на этом методе, могут появиться на рынке в течение пяти-десяти лет.
Оксид железа эпсилон может найти применение не только на магнитной записывающей ленте. Частоты, которые он хорошо поглощает для целей записи, также являются частотами, которые предназначены для использования в технологиях сотовой связи следующего поколения, после 5G. Таким образом, в не столь отдаленном будущем, когда вы зайдете на веб-сайт на своем смартфоне 6G, и он, и центр обработки данных, стоящий за веб-сайтом, вполне могут использовать оксид железа эпсилон.
В то же время мы можем увидеть как начинает появляться множество совершенно разных прорывных технологий хранения, таких как стеклянные слайды с лазерным травлением, голографические пленки, ДНК и геномы живых бактерий, хотя всегда есть преимущества в улучшении существующей инфраструктуры.
Новое исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Источник: University of Tokyo