211service.com
Pamięć holograficzna wielokrotnego zapisu
Wykorzystując lasery do wytrawiania danych na białkach drobnoustrojów, naukowcy z University of Connecticut mogli zademonstrować sposób na wytwarzanie pamięci holograficznej wielokrotnego zapisu. Pamięć holograficzna przechowuje dane w trzech wymiarach zamiast w dwóch i może sprawić, że pobieranie danych będzie setki razy szybsze. Ostatnio na rynku pojawiły się pierwsze systemy pamięci holograficznej, ale nie mają jeszcze dysków z możliwością wielokrotnego zapisu w czasie rzeczywistym.
Błona białkowa: Zbieżne wiązki laserowe wytrawiają wzór interferencyjny lub hologram na białkach drobnoustrojów zamkniętych między dwiema szklanymi płytkami.
Naukowcy z University of Connecticut, Storrs, kierowani przez Jeffrey Stuart , szef Centrum Badań Nanobioniki w uniwersyteckim Instytucie Materiałoznawstwa, oparł swój holograficzny system przechowywania na przeprojektowanych wersjach białek wytwarzanych przez organizmy podobne do bakterii powszechnie spotykane w słonych bagnach. Po prostu świecenie niebieskim światłem na białka powoduje wymazanie wszelkich zapisanych w nich danych.
Technologia wykorzystuje ewolucyjną adaptację drobnoustroju Halobakterie , który wytwarza światłoczułe białko błonowe, gdy stężenie tlenu jest zbyt niskie. Białko, znane jako bakteriorodopsyna, pomaga organizmowi przekształcać światło słoneczne w energię. Gdy białko pochłonie światło, przechodzi przez szereg stanów chemicznych, uwalnia proton i w końcu samoczynnie się resetuje.
Kiedy białko znajduje się w niektórych z tych stanów, jego zdolność do pochłaniania światła pozwala mu tworzyć hologramy. W środowisku naturalnym każdy ze stanów trwa krótko: cały cykl trwa od 10 do 20 milisekund. Jednak wcześniejsze badania wykazały, że świecenie czerwonym światłem na białko zbliżające się do końca swojego cyklu chemicznego może zmusić je do użytecznego stanu – znanego jako stan Q – który może trwać latami.
Multimedia
Obejrzyj film o pamięci holograficznej wielokrotnego zapisu.
Problem polega na tym, że stan Q jest trudny do wytworzenia w naturalnie występującym białku. Więc biolodzy molekularni z UConn, kierowani przez Robert Birge wydziału chemii, genetycznie manipulują Halobakterie dzięki czemu może wytwarzać białko, które łatwiej wchodzi w stan Q.
Aby służyć jako część systemu holograficznego, białko jest zawieszone w żelu polimerowym. Zielona wiązka lasera jest dzielona na dwie części, a jedna wiązka jest zakodowana z danymi. Wiązki są następnie rekombinowane w żelu, nadając białkom wzór interferencji, który przechowuje dane. Aby odczytać dane, system wysyła pojedynczą czerwoną wiązkę laserową o mniejszej mocy z powrotem przez wzorzec interferencji. Niebieski laser kasuje dane.
Tim Harvey, dyrektor generalny Starzent, firmy z Fairfax w stanie Wirginia, finansowanej przez amerykańską Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obrony i opracowującej miniaturowy holograficzny napęd do przechowywania danych, mówi, że nośniki holograficzne oparte na białkach mają potencjał do tanich nośników wymiennych wielokrotnego zapisu do 10 milionów razy. Dodaje, że białko jest niezwykle wytrzymałe, a jeśli naukowcy znajdą odpowiedni wariant genetyczny, obecne postępy w biotechnologii mogą pomóc w szybkim wytwarzaniu dużych ilości białka przy niskich kosztach.
Ogólnie rzecz biorąc, holograficzne urządzenia pamięci masowej, zauważa Harvey, mogą wypełnić rosnącą lukę między pojemnością urządzeń pamięci masowej a szybkością, z jaką uzyskują one dostęp do danych. Jako przykład wskazuje, że przesłanie 30-gigabajtowego pliku zawierającego pełnometrażowy film w wysokiej rozdzielczości na dysk twardy komputera może zająć od 30 do 45 minut przy użyciu obecnej technologii. Urządzenia holograficzne mogą skrócić ten czas do mniej niż 10 sekund.
Wśród osób zainteresowanych nowym rozwojem jest Liz Murphy, wiceprezes ds. marketingu firmy Technologie InPhase w Longmont w stanie Kolorado, która zademonstrowała urządzenie holograficzne o gęstości zapisu 500 gigabajtów na cal kwadratowy i ma kilka produktów w przygotowaniu. Przynajmniej jedną potencjalną zaletą jest to, że można go wymazać i ponownie zapisać, co jest rzadkością wśród obecnie dostępnych nośników, mówi Murphy o urządzeniu naukowców z UConn. Wadą jest jednak to, że nagranie jest na czerwono, a do kasowania nagrań używane jest niebieskie światło.
Jest to ograniczenie, ponieważ gęstość przechowywania zwykle wzrasta wraz z krótszymi długościami fal, zauważa, wskazując na przejście od technologii CD do technologii Blue-ray/HD-DVD. Ograniczenie wykorzystania nośników bakteryjnych do czerwonych długości fal sprawi, że będzie ono mniej atrakcyjne w zastosowaniach do przechowywania danych o dużej gęstości.