- «Эксперт Северо-Запад» №7 (405) /
- 23 фев 2009, 00:00
Приятное с полезным1
Финский целлюлозно-бумажный концерн Stora Enso продает один из своих заводов интернет-гиганту Google. Предприятие Summa в городе Хамине, производившее бумагу для газет и журналов, закрыто в рамках программы сокращения издержек Stora Enso. Сумма сделки достигает 40 млн евро.
По словам главы Google Finland Петри Кокко, в бывшем здании завода Google планирует разместить центр хранения и обработки данных (дата-центр). Согласно условиям продажи, часть производственной территории будет передана муниципалитету Хамины для дальнейшего промышленного использования. По данным газеты Washington Post, Google уже построил более 40 аналогичных серверных центров по всему миру, включая более десяти в Европе. И потребность в таких сооружениях постоянно растет.
Постепенный переход к постиндустриальной экономике, которая в основном живет за счет научных разработок, инжиниринга, сервисных услуг, а не производства конечной продукции, – стратегическая задача для правительства Финляндии. Этой идеей в меру сил проникается и частный капитал, в том числе лесопромышленный. Сделка Google со Stora Enso – тому подтверждение. Впрочем, есть и другие примеры. Так, финский лесопромышленный гигант UPM-Kymmene резко ухудшил свои финансовые показатели в 2008 году, но инвестиции в науку наращивает. В прошлом году UPM-Kymmene открыл научно-исследовательский центр нанотехнологий, задача которого – разработка продукции с высокой добавленной стоимостью.
Необходимо зарегистрироваться или авторизоваться, чтобы оставить комментарий.
Краткая справка о состоянии работ в научных центрах мира по теме
«Устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике».
В настоящее время устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике, по объему сохраняемой информации практически достигли своего физического предела. На фоне непрерывного совершенствования электронной базы (рост производительности компьютера происходит по экспоненциальному закону - практически за год производительность возрастает в 1,2-1,5 раза), можно утверждать, что развитие устройств хранения информации «стоит на месте». Пять лет назад емкость стандартного HDD составляла около 40-0 Гбайт, в настоящее время она достигает 100-150 Гбайт. Емкость стандартного CDROM, остановилась на отметке 700 Мбайт. Пришедшие на смену CDROM, хотя так и не вытеснившие их окончательно, DVD-диски, имеют объем 4,7 Гбайт. Обещавшийся с начала XXI века диск нового стандарта BluRay (BD), анонсировался к массовому выпуску в январе 2003, 2004, 2005 годов, однако появился в продаже только осенью 2007года и, до сих пор, с трудом находит путь к конечному потребителю. Технологии, используемые в вышеперечисленных устройствах, представляют собой эволюционное развитие технологий использовавшихся еще в гибких дисках. В них нет ничего принципиально нового – увеличение объема записываемой информации осуществлено только за счет изменения длины волны записывающего лазера и, соответственно, уменьшения размера записываемого пикселя. Конечно, можно предположить, что дальнейшее увеличение плотности записи может быть осуществлено за счет дальнейшего уменьшения длины волны записывающего источника вплоть до рентгеновских лучей. Однако, обеспечит ли уровень развития механики и оптики дальнейшее увеличение плотности записи? Ведь задержка выхода BluRay на рынок связана как раз с трудностями решения проблем позиционирования считывающего устройства. Все большее количество экспертов и потребителей склоняется к тому, что BluRay является последним представителем эволюционного пути развития устройств, хранения информации. На смену им должны прийти устройства, реализующие новые физические и технические решения. Очевидно, что резкое увеличение плотности записи может быть получено только за счет увеличения количества измерений. Это могут быть пространственные измерения – запись будет осуществляться не только по плоскости, но и по глубине или «виртуальные» измерения – длина волны, поляризация излучения, угол наклона и т.п. При этом, следует отметить, что лучшие перспективы будут иметь устройства обеспечивающие преемственность – позволяющие использовать носители информации предыдущего поколения – CD, DVD, BD. По-видимому, это должны быть устройства, обеспечивающие 3-х мерную послойную запись информации. При этом объем отдельного слоя будет сопоставим с объемом слоя предыдущего поколения носителей, а увеличение суммарного объема будет происходить за счет увеличения количества слоев, косвенным подтверждением этому является анонсированный Pioneer 16-слойный диск с суммарным объемом 400Гб. Единственным недостатком данного диска является невозможность даже однократной записи – диск может быть только изготовлен на производстве.
При переходе на 3-х мерную запись информации необходимо изменение физических принципов записи. До настоящего времени все оптические носители информации были основаны на тепловых механизмах. В носителях (CD, DVD, BD дисках) запись-стирание информации осуществлялись за счет изменения оптических свойств среды при фазовом переходе вещества, осуществлявшемся путем нагрева. Очевидно, что построение 3-х мерного оптического диска на тепловом фазовом переходе невозможно. Поглощение оптического излучения в вышележащих слоях будет приводить к уменьшению доли излучения доходящего до нижележащих слоев, что сделает невозможным фазовый переход в этих слоях. Увеличение же мощности источника будет приводить к уничтожению информации в вышележащих слоях.
Одним из возможных путей решения данной проблемы является переход на материалы, работающие на других физических принципах. Перспективным является развитие материалов обладающих свойством фотохромизма – то есть изменения оптических свойств материала (коэффициента пропускания, преломления, оптической активности и т.п.) под воздействием света с определенной длиной волны. При этом фотохромизм может иметь выраженный нелинейный характер (двухфотонные механизмы взаимодействия) заключающийся в том, что изменение оптических свойств материала происходит только при достижении определенной пороговой плотности мощности излучения, при меньших плотностях свет проходит через материал без изменения его свойств.
Соответственно для решения задачи создания устройства 3-х мерной записи-считывания информации мировым производителям устройств записи и хранения информации необходимо решить несколько подзадач:
1. Создание фоторегистрирующей среды, обеспечивающей запись, считывание, стирание информации от выбранного лазерного источника.
2. Создание миниатюрного лазера, обеспечивающего генерацию в требуемом диапазоне длин волн – всего скорей в видимом свете и ближнем ультрафиолете.
3. Определение структуры и разработка технологии изготовления многослойного носителя (компакт-диска) обеспечивающего запись, считывание, стирание информации.
Вследствие того, что при разработке принципов 3-х мерной записи необходимо учитывать эффекты дифракции и интерференции, макетирование и исследование свойств материалов необходимо производить при реальных размерах области записи. Данные размеры составляют доли микрометра. Проведение такого макетирования с использованием простых решений невозможно. Создание оптической системы обеспечивающей пятно фокусировки размером порядка одного микрометра с перефокусировкой по глубине материала представляет собой нетривиальную задачу. Поэтому проведение исследований целесообразно начинать с создания макета оптического устройства, обеспечивающего требуемые параметры.
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТРЕХМЕРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ.
На настоящий момент существуют четыре типа оптических носителей информации (Рис.1.1). Это CD, DVD, HD DVD и BluRay. Хотя стандарт HD DVD уже практически сошел со сцены, его разработчик - фирма Toshiba отказалась от его дальнейшей поддержки. Характеристики данных носителей приведены на рисунке. Как видно из рисунка в настоящий момент современные носители используют так называемый «синий» лазер, излучающий на длине волны 405 нм, что является границей видимого спектра электромагнитного излучения и надеются на разработку промышленных технологий лазерных диодов излучающих в более коротковолновой области видимо не стоит. Кроме того, используемые объективы с числовой апертурой до 0,85 достигли теоретического предела для обычной, пусть и сферической оптики. Размер пятна фокусировки является величиной пропорциональной отношению /NA, где – длина волны излучения, NA – числовая апертура фокусирующего объектива. Дальнейшее увеличение числовой апертуры возможно только с использованием дифракционной оптики, масштабного промышленного производства которой не существует. Дальнейшее уменьшение пятна фокусировки, видимо, является нецелесообразным, так как даже требуемые для BluRay и HD DVD точности фокусировки с трудом обеспечиваются существующими механическими приводами.
Сообщение от компании «ТЕТА» о проделанной работе по теме «Создание установки 3D оптической памяти на основе реверсивных фотохромных материалов».
Российской группой исследователей принципиально решены основные задачи создания нового поколения устройств записи и хранения информации увеличенной емкости до 12 Тбайт для компьютерной техники. А также стандартного оптического носителя информации типа HD DVD диаметром 120мм увеличенной емкости до 2 Тбайт.
Нами сделано:
1. Проведены исследования направленные на создание лазера пригодного для записи-считывания информации на оптические носители на основе фотохромных сред (создан лабораторный образец нового лазера).
2. Синтезирован ряд фотохромных соединений пригодных для создания регистрирующих сред, проведены их предварительные исследования (Получен лабораторный образец).
На рис. 1-3 представлены микрофотографии тонких пленок, полученных на поверхности основы из поликарбоната различными методами. Слои наносятся в виде периодической структуру. Толщина слоя 2 составляет 10-100мкм, толщина слоев 1 и 3 – 1-3мкм.
Как показали наши исследования, что и демонстрируется на рис. 1-3 наилучшее качество тонкой пленки обеспечивается методами центрифугирования и УФ отверждения.
Рис. 1.1. Тонкая пленка, полученная методом центрифугирования.
Рис. 1.2. Тонкая пленка полученная методом УФ-полимеризации.
Рис. 1.3. Тонкая пленка, полученная методом полива.
3. Исследованы различные типы связующих для создания оптических регистрирующих сред.
4. Проведены подготовительные работы, направленные на создание экспериментальной установки.
Фото 1. Внешний вид экспериментальной установки.
При оценке значимости изобретения для промышленного применения, необходимо отметить следующие факторы:
а) заявляемое устройство использует принципы послойной записи-стирания-считывания в предварительно сформированных слоях, уже используемые в существующих DVD приводах. Система существующего привода, кардинальной переработки не требует, а только ее модернизация – положительный эффект достигается путем замены монохромного источника излучения на источник или комбинацию источников излучающих на разных длинах волн, при этом все основные принципы построения системы регулирования и записи остаются неизменными;
б) производство заявляемого устройства, в сравнении с аналогами, не требует применения тонких технологий изготовления носителя с «оптической» точностью.
По нашим оценкам, стоимость промышленного изготовления данного оптического диска сопоставима с изготовлением стандартных CD, DVD – дисков, при этом возможно массовое производство дисков с предварительно записанной информацией по технологиям применяемых при тиражировании стандартных дисков.
С уважением,
заместитель генерального директора ЗАО ТЕТА
Дутов С.Л.
Краткая справка о состоянии работ в научных центрах мира по теме
«Устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике».
В настоящее время устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике, по объему сохраняемой информации практически достигли своего физического предела. На фоне непрерывного совершенствования электронной базы (рост производительности компьютера происходит по экспоненциальному закону - практически за год производительность возрастает в 1,2-1,5 раза), можно утверждать, что развитие устройств хранения информации «стоит на месте». Пять лет назад емкость стандартного HDD составляла около 40-0 Гбайт, в настоящее время она достигает 100-150 Гбайт. Емкость стандартного CDROM, остановилась на отметке 700 Мбайт. Пришедшие на смену CDROM, хотя так и не вытеснившие их окончательно, DVD-диски, имеют объем 4,7 Гбайт. Обещавшийся с начала XXI века диск нового стандарта BluRay (BD), анонсировался к массовому выпуску в январе 2003, 2004, 2005 годов, однако появился в продаже только осенью 2007года и, до сих пор, с трудом находит путь к конечному потребителю. Технологии, используемые в вышеперечисленных устройствах, представляют собой эволюционное развитие технологий использовавшихся еще в гибких дисках. В них нет ничего принципиально нового – увеличение объема записываемой информации осуществлено только за счет изменения длины волны записывающего лазера и, соответственно, уменьшения размера записываемого пикселя. Конечно, можно предположить, что дальнейшее увеличение плотности записи может быть осуществлено за счет дальнейшего уменьшения длины волны записывающего источника вплоть до рентгеновских лучей. Однако, обеспечит ли уровень развития механики и оптики дальнейшее увеличение плотности записи? Ведь задержка выхода BluRay на рынок связана как раз с трудностями решения проблем позиционирования считывающего устройства. Все большее количество экспертов и потребителей склоняется к тому, что BluRay является последним представителем эволюционного пути развития устройств, хранения информации. На смену им должны прийти устройства, реализующие новые физические и технические решения. Очевидно, что резкое увеличение плотности записи может быть получено только за счет увеличения количества измерений. Это могут быть пространственные измерения – запись будет осуществляться не только по плоскости, но и по глубине или «виртуальные» измерения – длина волны, поляризация излучения, угол наклона и т.п. При этом, следует отметить, что лучшие перспективы будут иметь устройства обеспечивающие преемственность – позволяющие использовать носители информации предыдущего поколения – CD, DVD, BD. По-видимому, это должны быть устройства, обеспечивающие 3-х мерную послойную запись информации. При этом объем отдельного слоя будет сопоставим с объемом слоя предыдущего поколения носителей, а увеличение суммарного объема будет происходить за счет увеличения количества слоев, косвенным подтверждением этому является анонсированный Pioneer 16-слойный диск с суммарным объемом 400Гб. Единственным недостатком данного диска является невозможность даже однократной записи – диск может быть только изготовлен на производстве.
При переходе на 3-х мерную запись информации необходимо изменение физических принципов записи. До настоящего времени все оптические носители информации были основаны на тепловых механизмах. В носителях (CD, DVD, BD дисках) запись-стирание информации осуществлялись за счет изменения оптических свойств среды при фазовом переходе вещества, осуществлявшемся путем нагрева. Очевидно, что построение 3-х мерного оптического диска на тепловом фазовом переходе невозможно. Поглощение оптического излучения в вышележащих слоях будет приводить к уменьшению доли излучения доходящего до нижележащих слоев, что сделает невозможным фазовый переход в этих слоях. Увеличение же мощности источника будет приводить к уничтожению информации в вышележащих слоях.
Одним из возможных путей решения данной проблемы является переход на материалы, работающие на других физических принципах. Перспективным является развитие материалов обладающих свойством фотохромизма – то есть изменения оптических свойств материала (коэффициента пропускания, преломления, оптической активности и т.п.) под воздействием света с определенной длиной волны. При этом фотохромизм может иметь выраженный нелинейный характер (двухфотонные механизмы взаимодействия) заключающийся в том, что изменение оптических свойств материала происходит только при достижении определенной пороговой плотности мощности излучения, при меньших плотностях свет проходит через материал без изменения его свойств.
Соответственно для решения задачи создания устройства 3-х мерной записи-считывания информации мировым производителям устройств записи и хранения информации необходимо решить несколько подзадач:
1. Создание фоторегистрирующей среды, обеспечивающей запись, считывание, стирание информации от выбранного лазерного источника.
2. Создание миниатюрного лазера, обеспечивающего генерацию в требуемом диапазоне длин волн – всего скорей в видимом свете и ближнем ультрафиолете.
3. Определение структуры и разработка технологии изготовления многослойного носителя (компакт-диска) обеспечивающего запись, считывание, стирание информации.
Вследствие того, что при разработке принципов 3-х мерной записи необходимо учитывать эффекты дифракции и интерференции, макетирование и исследование свойств материалов необходимо производить при реальных размерах области записи. Данные размеры составляют доли микрометра. Проведение такого макетирования с использованием простых решений невозможно. Создание оптической системы обеспечивающей пятно фокусировки размером порядка одного микрометра с перефокусировкой по глубине материала представляет собой нетривиальную задачу. Поэтому проведение исследований целесообразно начинать с создания макета оптического устройства, обеспечивающего требуемые параметры.
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТРЕХМЕРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ.
На настоящий момент существуют четыре типа оптических носителей информации (Рис.1.1). Это CD, DVD, HD DVD и BluRay. Хотя стандарт HD DVD уже практически сошел со сцены, его разработчик - фирма Toshiba отказалась от его дальнейшей поддержки. Характеристики данных носителей приведены на рисунке. Как видно из рисунка в настоящий момент современные носители используют так называемый «синий» лазер, излучающий на длине волны 405 нм, что является границей видимого спектра электромагнитного излучения и надеются на разработку промышленных технологий лазерных диодов излучающих в более коротковолновой области видимо не стоит. Кроме того, используемые объективы с числовой апертурой до 0,85 достигли теоретического предела для обычной, пусть и сферической оптики. Размер пятна фокусировки является величиной пропорциональной отношению /NA, где – длина волны излучения, NA – числовая апертура фокусирующего объектива. Дальнейшее увеличение числовой апертуры возможно только с использованием дифракционной оптики, масштабного промышленного производства которой не существует. Дальнейшее уменьшение пятна фокусировки, видимо, является нецелесообразным, так как даже требуемые для BluRay и HD DVD точности фокусировки с трудом обеспечиваются существующими механическими приводами.
Сообщение от компании «ТЕТА» о проделанной работе по теме «Создание установки 3D оптической памяти на основе реверсивных фотохромных материалов».
Российской группой исследователей принципиально решены основные задачи создания нового поколения устройств записи и хранения информации увеличенной емкости до 12 Тбайт для компьютерной техники. А также стандартного оптического носителя информации типа HD DVD диаметром 120мм увеличенной емкости до 2 Тбайт.
Нами сделано:
1. Проведены исследования направленные на создание лазера пригодного для записи-считывания информации на оптические носители на основе фотохромных сред (создан лабораторный образец нового лазера).
2. Синтезирован ряд фотохромных соединений пригодных для создания регистрирующих сред, проведены их предварительные исследования (Получен лабораторный образец).
На рис. 1-3 представлены микрофотографии тонких пленок, полученных на поверхности основы из поликарбоната различными методами. Слои наносятся в виде периодической структуру. Толщина слоя 2 составляет 10-100мкм, толщина слоев 1 и 3 – 1-3мкм.
Как показали наши исследования, что и демонстрируется на рис. 1-3 наилучшее качество тонкой пленки обеспечивается методами центрифугирования и УФ отверждения.
Рис. 1.1. Тонкая пленка, полученная методом центрифугирования.
Рис. 1.2. Тонкая пленка полученная методом УФ-полимеризации.
Рис. 1.3. Тонкая пленка, полученная методом полива.
3. Исследованы различные типы связующих для создания оптических регистрирующих сред.
4. Проведены подготовительные работы, направленные на создание экспериментальной установки.
Фото 1. Внешний вид экспериментальной установки.
При оценке значимости изобретения для промышленного применения, необходимо отметить следующие факторы:
а) заявляемое устройство использует принципы послойной записи-стирания-считывания в предварительно сформированных слоях, уже используемые в существующих DVD приводах. Система существующего привода, кардинальной переработки не требует, а только ее модернизация – положительный эффект достигается путем замены монохромного источника излучения на источник или комбинацию источников излучающих на разных длинах волн, при этом все основные принципы построения системы регулирования и записи остаются неизменными;
б) производство заявляемого устройства, в сравнении с аналогами, не требует применения тонких технологий изготовления носителя с «оптической» точностью.
По нашим оценкам, стоимость промышленного изготовления данного оптического диска сопоставима с изготовлением стандартных CD, DVD – дисков, при этом возможно массовое производство дисков с предварительно записанной информацией по технологиям применяемых при тиражировании стандартных дисков.
С уважением,
заместитель генерального директора ЗАО ТЕТА
Дутов С.Л.