L'archiviazione ottica di grandi dati matura nel verde

Le parole più popolari del 2023 sono state recentemente rilasciate, e il Large Language Model (LLM) basato sull’intelligenza artificiale è senza dubbio in cima alla lista. In quanto leader, ChatGPT è emersa anche come una delle parole d'ordine globali dell'anno. Queste innovazioni rivoluzionarie nel campo dell’intelligenza artificiale devono molto ai big data, che hanno svolto un ruolo fondamentale. Tuttavia, l’intelligenza artificiale ha allo stesso tempo presentato nuove opportunità e sfide per lo sviluppo dei big data.

L'archiviazione dei dati ad alta capacità è indispensabile nell'economia digitale di oggi. Tuttavia, i dispositivi di archiviazione tradizionali, come i dischi rigidi e i dispositivi flash a semiconduttore, devono affrontare limitazioni in termini di convenienza, durata e longevità. L'archiviazione ottica dei dati fornisce una promettente soluzione ecologica ed economica per l'archiviazione dei dati a lungo termine. Tuttavia, la memorizzazione ottica dei dati deve affrontare limitazioni fondamentali nella spaziatura tra elementi registrati adiacenti, a causa del limite di diffrazione ottica. Questa limitazione fisica non solo ostacola l’ulteriore sviluppo delle macchine per la scrittura laser diretta, ma influisce anche sulla microscopia ottica e sulla tecnologia di memorizzazione.

Superare il limite di diffrazione è la sfida numero uno in fisica, secondo i 125 Cutting-Edge Problems di Science 2021. È anche una delle sette scoperte tecnologiche previste dalla Natura per il 2024 e oltre.

Un team interdisciplinare guidato dal professor Min Guo dell’Università della Scienza e della Tecnologia di Shanghai (USST) e dell’Istituto di ottica e micromeccanica di Shanghai (SIOM), dell’Accademia cinese delle scienze, ha superato con successo questa sfida. Recentemente hanno pubblicato il loro ultimo risultato di ricerca, “Memoria del disco ottico 3D su scala nanometrica con capacità di petabit”, sulla rivista Nature. Per la prima volta, i ricercatori hanno dimostrato che la capacità di archiviazione ottica dei dati può raggiungere il livello di petabit (Pb) espandendo la struttura di registrazione planare in tre dimensioni con centinaia di strati, rompendo così la barriera del limite di diffrazione ottica dei punti registrati. La capacità di archiviazione all'interno di uno spazio disco delle dimensioni di un DVD può raggiungere il livello Pb, equivalente ad almeno 10.000 dischi Blu-ray o 100 dischi rigidi ad alta capacità. Gli autori corrispondenti di questo articolo sono il professor Min Guo, direttore del Photonic Chip Institute, il professor Jing Wen dell'USST e il professor Hao Ruan del SIOM. Il dottor Miao Zhao, ricercatore post-dottorato presso la SIOM, e il professor Jing Wen dell'USST sono elencati come co-primi autori.

La tecnologia pionieristica della memoria disco nano-ottico 3D con capacità di petabit è rivoluzionaria. Il set di dati dietro GPT, che comprende 5,8 miliardi di pagine web indicizzate e occupa circa 56 petabyte di testo, richiede in genere molto spazio su disco rigido per l'archiviazione. Tuttavia, la memoria del disco ottico 3D su scala nanometrica può ridurre questo spazio alle dimensioni di un computer desktop, riducendo significativamente i costi. Inoltre, il consumo energetico della memoria del disco nano-ottico è molte volte inferiore rispetto ai metodi tradizionali e la sua durata può raggiungere i 50-100 anni.

Nel 2013, il professor Min Guo e il suo gruppo di ricerca hanno realizzato una tecnologia di scrittura laser diretta da 9 nm basata sulla scrittura a doppio raggio. Lo scienziato tedesco Professor Stefan W. Helle ha vinto il Premio Nobel per la Chimica 2014 per la sua invenzione della tecnica di imaging al microscopio a super risoluzione a doppio raggio. La tecnologia di memoria su disco ottico 3D su nanoscala pubblicata su Nature ha infranto la barriera limitata dalla diffrazione alla scrittura e alla lettura ottica, annunciando una nuova era per l’economia digitale dei big data.