Sonsuz Hafıza >> Yeni 5D optik diskte 360 terabayt veriyi 14 milyar yıl sakla

Unutulmaktan mı korkuyorsunuz? Hiç korkmayın: Southampton Üniversitesi 360 terabayt veriyi 14 milyar yıl saklayan 5 boyutlu optik disk geliştirdi. Karşılaştırma açısından, Dünya’nın yaşı 4,5 milyar yıl ve Evren’in yaşı da 13 milyar 800 milyon yıl.

Üstelik Büyük Yırtılma modeline göre, bugün diske koyduğumuz veri eskiyip tümüyle silinene kadar Evren karanlık enerji nedeniyle parçalanıp yok olacak (22 milyar yıl içinde). Peki 5D disk nedir, nasıl çalışır ve buna ne gerek var?

Ebedi veri kaydı

İngiltere Southampton Üniversitesi araştırmacıları lazer ışınıyla 5 boyutlu optik diske 360 terabayt enformasyon depolayan yeni bir dijital kayıt yöntemi geliştirdiler.

Verilerin mikroskobik kuvars kristallerinden oluşan süper ince katmana kaydedildiği bu optik disk, dünya kütüphanelerinde bulunan bütün basılı kitapları saklayabiliyor.

 

 

Tek diskte insanlık tarihi

Kendisi küçük, marifetleri büyük bu mini diskin üzerinde saniyede katrilyon kez yanıp sönen süper nabızlı bir lazer kayıt yapıyor ve bu sayede büyük miktarda veriyi 5D tekniğiyle küçük bir yüzeye kaydediyor. Bütün bunları aşağıda kısaca açıklayacağız, ama önce femtosaniye lazerini anlatalım.

Bir saniyede katrilyon kez yanıp sönen lazere femtosaniye (fs) lazeri deniyor ve bu da lazerin saniyede 10¹⁵ kez çalışması demek. Elbette beynimiz böyle yüksek frekansları algılayacak kavramsal yeterliliğe sahip değil. Bu yüzden optik ve kimya biliminden benzetmeler yapalım:

• Mor ışıktan morötesi ışına geçen 390 nanometrelik ışığın frekansı 1,3 fs (nanometre metrenin milyarda biri demek ve bu noktada ışığın dalga boyuna, yani ışık dalgalarının iki tepe veya çukur noktası arasındaki mesafeye karşılık geliyor).
• Kırmızı ışıktan kızılötesine geçen 770 nanometrelik ışığın frekansı 2,57 fs.
• Evren’deki en hızlı kimyasal reaksiyonun hızı 15 fs. Örneğin fotosentez yapan bitkilerdeki anten moleküllerinin ışık fotonlarını emme hızı.
• İnsan gözündeki pigmentlerin ışığı algılama hızı 200 fs.
• İyodür molekülündeki atomların titreşim hızı 300 fs.

 

 

Kısacası bu lazer çok hızlı

Bir başka deyişle çok yüksek frekansta çalışıyor. Çünkü, küçük bir alana çok miktarda veri kaydetmek için veriyi çok küçük paketler halinde kaydetmelisiniz. Bunu da ancak çok kısa dalga boyu olan çok yüksek frekanslı bir lazerle, örneğin femtosaniye lazeriyle yapabilirsiniz.

Kuvars kristali üç boyutlu, 5D nasıl oluyor?

Bu lazerli dijital kayıt tekniğinde (ki prensipte DVD’lerde aynı şey kullanılıyor), 3 boyutlu bir kuvars kristaline nanometre ölçeğinde veri kaydı yapılıyor. Lazer ışınları kristalin yüzeyinde nanometre boyunda minik delikler açıyor.

Bunların her biri dijital verideki 1 ile 0’lara karşılık geliyor ve delikler arasında sadece birkaç mikronluk bir mesafe bulunuyor. 1 mikron, metrenin milyonda biri demek ve biz nanometre ile mikronu bir arada düşündüğümüzde dijital veri kaydıyla ilgili önemli bir konuyu fark ediyoruz: Kayıt çözünürlüğü.

 

Bilgisayar oyunlarından örnek verelim

Diyelim ki Full HD (1080p) çözünürlükte bilgisayar oyunu oynayacaksınız. Bu, oyunun çözünürlüğü. Bunu Full HD destekleyen tüm monitörlerde elde edebilirsiniz. Ancak PC yerine konsol kullanıyor ve konsolu da monitör yerine televizyona bağlıyorsanız iş değişiyor.

TV de monitör de Full HD olabilir; ama TV’deki piksellerin boyu daha büyüktür ve pikseller arasındaki mesafe de büyüktür. Çünkü TV ekranları 3 metre uzaktan bakmak için tasarlanıyor. Monitörler ise 40 cm mesafeden yazı yazmak için tasarlanıyor. Bu yüzden TV’ye 30 cm mesafeden bakarsanız tek tek pikselleri görürsünüz.

 

Peki bunun diske dijital kayıtla ne ilgisi var?

Piksel sayısı (lazerin diskte açtığı delik sayısı) veri çözünürlüğünü belirliyor. Ancak, piksel boyutu ve pikseller arasındaki mesafe veri yoğunluğunu belirliyor. Disk ne kadar küçükse (az miktarda veri kaydedecek olsanız bile) veriyi o kadar küçük noktalarla kaydetmeniz gerekiyor.

Üstelik noktalar birbirine daha yakın olmalı. Yoksa veriyi okumak için kullanacağınız lazer ışınları bir noktadan diğerine gidene ve harfleri birleştirip kayıtlı kelimeleri okuyana kadar veya pikselleri birleştirip doğum günü resminizi ortaya çıkarana kadar çok vakit geçer.

Kısacası, düşük yoğunluklu bir diske büyük miktarda veri kaydetmek diskin okuma ve yazma hızını düşürüyor.

 

Disk birleştirmenin nedeni bu

SSD’lerde gerek yok, ama sabit disk sürücülerinde disk birleştirme yapmazsanız (defrag) PC’nizin hızı yavaşlar. Southampton Üniversitesi bilim adamları da işte bu yüzden 360 terabayt veriyi kaydetmek için yüksek yoğunluklu küçük bir disk kullanmak zorunda kaldılar.

Şov olsun diye yapmadılar

Eğer küçük bir disk ve nanometre ölçeğinde noktalar kullanmasalardı (düşük yoğunluk nedeniyle) 360 TB veriyi iki parmak arasına sığan küçücük bir diske değil, baklava tepsisi büyüklüğündeki koca bir alana kaydetmek zorunda kalacaklardı. Siz de yanınızda 5 kiloluk bir optik disk taşıyamayacağınız için bu pratik olmayacaktı.

Ayrıca, böyle büyük bir diske lazerle veri kaydedip silene kadar saçınız sakallarınız uzardı. Hatta tek kelime okuyana dek yemeğe gidip gelebilirdiniz! 🙂 Böylece veri kaydetmenin inceliklerini görmüş olduk. Peki, 5B optik disk ne demek ne anlama geliyor? Şimdi buna bakalım.

İlgili yazı: Samsung’dan 16 Terabayt SSD Geliyor >> Laptopta SSD kullanmanın 3 pratik yolu

 

Işık 5 boyutludur

Daha doğrusu ışık ışınlarıyla 5 boyutlu kayıt yapabilirsiniz. Nasıl mı? Öncelikle içinde yaşadığımız Evren 3 boyutlu. Dolayısıyla optik diskteki bütün noktaların 3 sayıdan oluşan koordinatı var ve böylece 3 boyutumuz elde hazır.

Ancak bir de ışığın kutupluluğu (polarizasyon) ve yoğunluğu var (delik açan lazerin frekansı). Bunlar da ekstra iki boyutu oluşturarak 5 boyuta ulaşmamızı sağlıyor. Frekans kısmını açıkladığımıza göre, kısaca polarizasyona değinelim.

Işık elektromanyetik bir dalga

Elektromanyetik dalgaların ilginç bir özelliği var. Bu dalgalar hem elektrik alanında hem de manyetik alanda salınıyor (titreşiyor). Polarizasyon derken elektrik alanının manyetik alana yönünü kast ediyoruz. Örneğin 45 derecelik polarizasyon, ışığın elektrik alanının, ışığın manyetik alanına 45 derece açıda olması demek.

İlglii yazı: Gücü Kullan! >> Laptop ve tablette pil ömrünü uzatmanın en pratik 10 yolu

 

Fazla tekniğe girmeyelim

Pratikte ışığın polarizasyonu çok işimize yarıyor. Örneğin, güneş görünce kararan araba camları ve güneş gözlüklerini buna borçluyuz (bu camlar ışığın şiddeti ve açısına göre polarize olan kimyasal maddelerle kaplı).

Polarizasyon günümüzde iki şeye daha yarıyor. Biri renk körlerinin dünyayı gerçek renkleriyle görmesini sağlayan kromatik gözlükler. Diğeri ise Güney Kutbundaki BICEP2 teleskopuyla Evren’i doğuran büyük patlamadan kalan kütleçekim dalgalarını görmek için kullanılan polarizasyon teknikleri.

İlgili yazı: LIGO Kütleçekim Dalgalarını Buldu >> Uzayda 2 kara delik çarpıştı, dalgalar evrene yayıldı

 

5D ile daha fazla veri kaydedin

Elbette 5D teknolojisi ile aynı diske daha fazla veri kaydedebilirsiniz. 5D veriyi kaydetmek için 3 boyut yerine, 5 boyut (5 farklı parametre) kullanıyorsunuz. Bu da optik diskteki her deliğe daha fazla veri kaydetmenizi sağlıyor.

Örneğin her iki deliğe de 1 bit veri kaydedebilir; ama deliğin içindeki küçük oyuklara –yivler– ek bilgi kazıyabilirsiniz. Hem de ışığın polarizasyon yönüyle ters açıda ve bunu da yivlerin yönünü değiştirerek yaparsınız.

Mikroskobik kütüphane

Bakın Southampton Üniversitesi 5D diskin yüzeyine test amacıyla hangi kitapları kaydetti:

• İnsan hakları evrensel bildirgesi
• Newton’ın Optik kitabı
• Magna Carta (Tarihin ilk demokratik anlaşması denir; ama aynı zamanda, Osmanlı’daki Ayanlar anlaşması gibi devletin gücünün feodallerle paylaşıldığı bir zayıflamayı gösterir).
• Kral James İncili

 

Kütüphaneler artık yakılmayacak

Çünkü bundan böyle kütüphane yakarak bilgiyi yok edemeyeceksiniz. Dijital dünya ile bilginin sonsuza dek saklandığı ve kopyalandığı bir çağa giriyoruz. Ortaçağ, gericilerin İskenderiye Kütüphanesi’ni kitaplar günah diye yakmasıyla başlamıştı ve bundan doğan Ortaçağ 1000 yıl sürdü.

Bugün nükleer savaş çıksa veya Dünya’ya göktaşı çarpsa kütüphaneler yine yok olur. Ancak 10 bin adet 5D optik disk üretir ve bunların her birine dünyanın bütün kütüphanelerini kaydedip hepsini toprağa zaman kapsülü olarak gömerseniz bir daha hiçbir diktatör özgür düşünceyi yok edemez.

Tabii gelecekteki uzaylı arkeologlara mesaj göndermekle yetinmeyecekseniz bu sadece Dünya’da yaşayan insanlar olduğu sürece anlamlı ve bu da çevreyi koruyarak küresel ısınmayı önlemekle mümkün!

 

¹https://www.southampton.ac.uk/news/2016/02/5d-data-storage-update.page