Lưu trữ bằng công nghệ ánh sáng 3 chiều (phần 1)

Những công cụ lưu trữ từ tính và đĩa CD, DVD chứa thông tin trên bề mặt đang dần dần không đáp ứng được nhu cầu thực tế. Để tăng sức chứa, các nhà khoa học đã đi đến một phương pháp quang học, lưu thông tin bên dưới lớp bề mặt và sử dụng toàn bộ thể tích thiết bị lưu trữ thay vì chỉ mỗi diện tích bên trên.

Những thiết bị dùng ánh sáng để lưu trữ và đọc dữ liệu là công cụ then chốt trong CNTT suốt gần hai thập kỷ qua. Đầu những năm 80, đĩa nén (CD) đã tạo ra một cuộc cách mạng với việc lưu nhiều megabyte dữ liệu vào một chiếc đĩa đường kính chỉ 12 cm, dày khoảng 1,2 mm. Năm 1997, một phiên bản cải tiến của đĩa nén là đĩa kỹ thuật số đa năng (DVD) được tung ra, cho phép lưu cả bộ phim trong một đĩa.

Một đĩa CD có thể lưu 783 Mb tương đương khoảng 1 tiếng 15 phút nhạc, còn đĩa DVD hai lớp (hai mặt có thể chứa 15,9 Gb) tương ứng 8 tiếng phim. Những thiết bị thông thường này có thể sẽ khó đáp ứng được nhu cầu lưu trữ ngày càng tăng trong tương lai.

Lưu dữ liệu ba chiều sẽ cho phép chứa được nhiều thông tin trong một khoảng trống nhỏ hơn và thời gian truyền dữ liệu sẽ nhanh hơn. Công nghệ này cho phép chứa 1 Terabyte (Tb) dữ liệu trong một tinh thể nhỏ bằng hạt đường (1 Terabyte tương đương 1.000 Gb). Điều này có nghĩa là dữ liệu trong 1.000 đĩa CD có thể cho vừa vào một thiết bị lưu ba chiều. Hầu hết các ổ cứng máy tính hiện nay chỉ lưu được từ 10 đến 40 Gb, một phần quá nhỏ so với con số nêu trên.

Khái niệm lưu trữ bằng ánh sáng 3 chiều bắt đầu xuất hiện vào năm 1963, khi nhà khoa học chuyên về màng phân cực Pieter J. van Heerden tại Trung tâm Polaroid (Mỹ) đưa ra ý tưởng lưu dữ liệu trong không gian 3 chiều. Về lý thuyết, đây là một đề xuất rất ấn tượng kể cả so với các công cụ hiện nay chỉ lưu dữ liệu 2 chiều. Việc bổ sung thêm chiều thứ 3 sẽ làm cho các thiết bị hiệu quả hơn nhiều.

Một thập kỷ sau đó, các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm RCA (Mỹ) đã giới thiệu một ứng dụng của công nghệ này với việc ghi 500 ảnh ba chiều lên một tinh thể lithium-niobate pha sắt và 550 ảnh ba chiều có độ phân giải cao lên một vật liệu nhựa polymer nhạy cảm với ánh sáng. Tuy nhiên, vào giai đoạn đó, sự thiếu hụt vật liệu phù hợp cộng với xu hướng phát triển thiết bị lưu trữ từ tính và bán dẫn đã khiến công nghệ lưu dữ liệu ba chiều không được quan tâm.

Với những khoản đầu tư khá lớn trong 4 thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu và sản xuất gần đây mới tiến dần đến một hệ thống hoàn thiện để đưa vào khai thác kinh doanh. Thách thức lớn nhất vẫn là phải tìm được chất liệu ghi phù hợp: một chất cảm quang vừa ổn định vừa rẻ tiền để sử dụng rộng rãi. Chính công cuộc tìm kiếm chất liệu này đã gây cản trở sự phát triển công nghệ lưu trữ ánh sáng ba chiều trước đây.

Phan Khương

Còn tiếp