Cреди современных методов хранения информации новая концепция, предложенная учёными из университета Мичигана, наверное, самая экстравагантная. Исследователи предположили, что компьютеры будущего будут «начинены» жидкими битами: данные записываются и хранятся в микроскопических частицах, подвешенных в жидкости.
Скопления мини-сфер могут организовывать себя в структуру, окружающую центральную сферу. При этом количество конфигураций, которые частицы могут принять, ограничено. Авторы методики сравнивают это с кубиком Рубика, который может быть скручен только определённым образом вокруг центральной точки.
Шэрон Глотцер (Sharon Glotzer) и её коллеги представили, что каждая из таких конфигураций может представлять собой единицу информации. Если центральная сфера в системе меньше остальных, то окружающие её частицы будут ловить друг друга и задерживать в определённом состоянии. Так и будет храниться информация.
Если же сфера достаточно крупная, то частицы могут быть перенастроены контролируемым образом для хранения различной информации, с использованием образцов движения, аналогичных тем, что реконфигурируют кубик Рубика.
В рамках эксперимента команда Глотцер создала кластер из пяти сфер в жидкости и посмотрела, как система будет переключаться между двумя состояниями (будто нули и единицы традиционных вычислительных битов).
Кластер из четырёх частиц, соединённых с центральной сферой, может иметь два состояния, как и обычный компьютерный бит. Но кластер из 12 частиц, например, может иметь почти 8 миллионов уникальных состояний, представляющих 2,86 байта данных или 22,9 обычных битов.
«На самом деле, наша идея и эксперимент — это лишь первые шажки. В будущем мы планируем провести больше экспериментов, чтобы протестировать нашу концепцию», — говорит Глотцер.
Жёсткие диски будущего могут быть не такими уж жёсткими (иллюстрация University of Michigan).
В ближайшее время учёные хотят создать кластеры, которые могут быть заблокированы в определённом состоянии для хранения бита данных, а затем вновь разблокированы для того, чтобы в информацию можно было бы внести изменения.
Для будущих экспериментов Глотцер и её коллеги будут использовать гель, из которого создадут центральную сферу. В отличие от обычной жидкости, гель может набухать и обратно сжиматься, что сделает управление системой более простым.
В теории терабайт данных может храниться в столовой ложке жидких кластеров. Однако исследователи отмечают, что такая система может быть крайне трудно масштабируемой. Критики концепции отмечают, что в данный момент не существует очевидных способов считывания и записи данных для большого числа кластеров, плавающих в жидкости.
Команда Глотцер отвечает на это, что проблему можно решить, использовав отдельные кластеры как инструкции для сборки различных конфигураций из различных материалов в микроскопическом масштабе. Статья Глотцер и её коллег с подробным описанием идеи была опубликована в журнале Soft Matter.
Исследователи отмечают в пресс-релизе, что данная концепция не предназначена для того, чтобы заменить традиционные методы хранения данных в обычных вычислительных машинах. Вместо этого они предлагают использовать жидкие биты для проведения компьютерных операций в биологических системах — например, для мониторинга состояния пациента при помощи имплантируемых мини-устройств.
