Спецпроекты

Революция в хранении данных: Древние носители пробудились и готовы уничтожить SSD и жесткие диски

Техника

Японские специалисты разработали новый материал для магнитных лент, способный в разы повысить плотность записи на них и надежность хранения данных в сравнении с современными HDD и SSD. Он получил название «эпсилон-оксид железа», и первые серийные ленты на его основе могут появиться в течение десяти лет.

Второе пришествие магнитных лент

Ученые из химического факультета Токийского университета (Япония) разработали новый материал для изготовления магнитных лент, способных хранить десятки и даже сотни терабайтов данных. Команда специалистов под руководством профессора Син-ичи Окоси (Shin-ichi Ohkoshi) назвала его «эпсилон-оксид железа» (ε-Fe2O3), заявив, магнитные ленты не только смогут вместить в себя гигантские объемы информации, но и обеспечат более надежное их хранение.

Ученые, пишет портал Technology Networks, сравнили магнитные ленты на базе их нового материала с жесткими дисками (HDD) и твердотельными накопителями (SSD), притом не в их пользу. В качестве преимуществ своей разработки они указали, помимо более высоких показателей надежности и плотности записи, еще и меньшие энергозатраты на работу массивов таких накопителей и меньшую их стоимость. Статью о преимуществах их нового материала японские специалисты опубликовали в журнале Advanced Materials.

Сама по себе магнитная лента – довольно старый носитель информации. Она была разработана в 30-х годах XX века и первоначально применялась для хранения звукозаписей. Первый случай использования магнитных лент для записи и хранения именно компьютерных данных был зафиксирован в 1951 г.

Как это работает

«Наш новый магнитный материал особенно подходит для длительного цифрового хранения. Когда данные записываются в него, биты данных становятся устойчивыми к внешним паразитным магнитным полям, которые могли бы повредить информацию. Мы говорим, что он имеет сильную магнитную анизотропию. Конечно, эта особенность материала также означает, что на него сложнее записывать данные, однако у нас есть новый подход и к этой части процесса», – сказал профессор Окоси.

tape600.jpg
Магнитные ленты попытаются потеснить современные носители информации

Для записи информации на магнитную ленту из эпсилон-оксида железа используются так называемые «сфокусированные миллиметровые волны» (focused‐millimeter‐wave‐assisted magnetic recording, F‐MIMR) в диапазоне частот от 30 до 300 ГГц – новый материал очень хорошо поглощает их. Генератор этих волн направляет их на магнитную ленту, и при наличии внешнего магнитного поля направленность магнитного поля частиц самого материала начинает меняться в присутствии этих волн. Запись информации на ленту фиксируется при прохождении ленты мимо специальной записывающей головки, после чего биты данных фиксируются в ней. По словам ученых, они будут храниться в ленте настолько долго, насколько потребуется, и будут удалены с нее лишь при следующем цикле записи.

По словам коллеги Син-ичи Окоси Мари Йосикио (Marie Yoshikiyo), разработав эпсилон-оксид железа, ученые смогли преодолеть так называемую «трилемму магнитной записи». Она подразумевает, что для увеличения плотности записи данных нужно использовать более мелкие магнитные частицы. При этом чем меньше размер магнитных частиц, тем выше их нестабильность, и тем выше риск потери записанной информации.

Преодоление трилеммы было основной целью ученых. Именно для этого они и стремились разработать новый материал и придумать специальный способ записи на него, обеспечивающий стабильность магнитных частиц и надежность хранения данных.

Возможные перспективы нового материала

На момент публикации материала ученые не раскрывали, на какой стадии находится их разработка. «Мы заранее знали, что миллиметровые волны теоретически должны быть способны влиять на магнитные полюса в эпсилон-оксиде железа. Но поскольку это недавно наблюдаемое явление, нам пришлось перепробовать несколько методов воздействия на материал прежде, чем мы наткнулись на самый действенный из них», – отметил профессор Окоси.

По мнению специалиста, внедрение новой технологии записи начнется в самом ближайшем будущем. «Я считаю, что мы увидим магнитные ленты с очень высокой плотностью записи, основанные на нашей технологии, в течение пяти-десяти лет», – добавил он. Насколько в итоге плотность записи окажется высокой по сравнению с существующими магнитными лентами, SSD и HDD, он не уточнил.

Отметим, что компании, выпускающие более традиционные накопители, тоже не сидят на месте и повышают емкость своих носителей. Как сообщал CNews, еще в ноябре 2019 г. компания Seagate озвучила свои планы по выпуску первого в мире 50-терабайтного жесткого диска для дата-центров не позднее 2026 г. В декабре 2019 г. аналогичные планы раскрыл и ее основной конкурент – Western Digital.

Насколько актуальны магнитные ленты в XXI веке

Магнитные ленты, несмотря на свой почти 100-летний возраст, по-прежнему используются для хранения больших объемов данных во многих странах мира и даже в России. Для примера, в ноябре 2017 г. компания 3data запустила в Москве сервис хранения данных ArcTape, в основе которого лежат именно магнитные ленты, а не SSD или жесткие диски. Сервис базируется на библиотеке магнитных лент IBM Tape Library и ПО IBM Spectrum Storage, а поставщиком картриджей выступила компания Fujifilm. Емкость используемых картриджей составила от 1,5 до 6 ТБ.