[البالود]

الذواكر الهولوغرافية (ثلاثية البعد) ,, وطريقة عملها


كانت الأدوات التي تستخدم الضوء لكتابة وقراءة المعلومات الأساس في تخزين المعلومات على مدى عقدين من
الزمن ، كانت الـ CDs (الأقراص المضغوطة) قد أحدثت ثورة في نظام حفظ المعلومات وذلك في مطلع الثمانينيات وذلك لمقدرتها على حفظ عدة ميغابايتات (Megabytes) على قرص بقطر 12 سنتيمتراً تقريباً و بسماكة

بحدود 1.2 مليمتر ، وفي عام 1997 ظهر النموذج المطور من الـCD دعي الـ DVD (Digital-Versatile-Disc) (قرص التنوع الرقمي) ، و الذي يمكن من تخزين فيلم سينمائي كامل على قرص واحد.





إن الـCDs والـDVDs هما وسائط التخزين الرئيسية للموسيقا ، البرمجيات ، الأفلام ، المعلومات الشخصية،…

يمكن للـCD الواحد أن يتسع لـ 783 ميغابايت من المعلومات والذي يعادل ساعة وربع (75دقيقة) من الموسيقا.

لكن لدى شركة سوني (Sony) تخطط لإصدار أقراص مضغوطة (Compact Discs) بسعة تخزين تصل إلى : 1.3 جيغا بايت بسطح مزدوج.

إن DVDذو سطح مزدوج يمكن أن يتسع لـ 15.9 GB من المعلومات والتي تعادل حوالي ثماني ساعات من الأفلام، إن سعات التخزين الاصطلاحية المتوسطة السابقة تلبي الحاجات التخزينية المطلوبة بهذا العصر.

لكن وسائط وآليات التخزين يجب أن يتم تطويرها لكي تواكب متطلبات المستهلك المتزايدة .

إن الـCD والـDVD ووسائط التخزين المغناطيسي كلها تخزن أجزاء من المعلومة على سطح وسط التخزين

ولزيادة إمكانية التخزين يقوم العلماء الآن بإيجاد وسائط تخزين بصرية جديدة تدعى بالذواكر الهولوغرافية (الضوئية)
والتي سوف تقوم بتخزين المعلومات تحت سطح وسط التخزين وسوف تستخدم كل حجم هذا الوسط للتخزين وذلك بدلاً من استخدام سطح وسط التخزين فقط، أي تخزين ثلاثي البعد للمعلومات وبالتالي سوف هناك إمكانية لتخزين كمية أكبر من المعلومات في مساحة أصغر وهذا يؤدي إلى حدوث تبادل سريع للمعلومات .




في هذا الموضوع سوف يتم إطلاعك على كيفية عمل هذه الذواكر الهولوغرافية المفترضة وما هي آلية عملها ؟

و ما الذي سيلزم لظهور النموذج المكتبي (التجاري) لوسائط التخزين عالية الكثافة ؟

( يتبـــــــــــــــــــــــــــــــع )

[البالود]

الأساسيات(Basics):

الذواكر الهولوغرافية تقدم إمكانية (محتملة) لتخزين بحدود 1 تيرابايت (Terabyte) من المعلومات على مكعب من السكر البللوري (1 تيرابايت تعادل 1مليون ميغابايت أو 1 ترليون بايت) ، أي معلومات تزيد عن قدرة 1000 CD على التخزين وهذا بالكاد يكافئ إمكانية التخزين بواسطة الذواكر الهولوغرافية .

إن الأقراص الصلبة (وسائط التخزين الصلبة)من الحواسيب (Hard Drivers) يمكن أن تكون قدرة تخزينها ما بين 10 إلى 80 جيغا بايت ، وهذا يمثل جزء بسيط جداً (رقم عشري أو عدد كسري) من قدرة نظام الذواكر الهولوغرافية على التخزين .



أول من طرح فكرة التخزين الهولوغرافي (ثلاثي البعد) هو العلم بيتر فان هيردن (Pieter J.Van Heerden) -وهو عالم في مجال الاستقطاب الضوئي – وذلك في بداية الستينيات ، بعد عقد من الزمن قام علماء من مختبرات R.C.A بإيجاد طريقة تكنولوجية قاموا من خلالها بتخزين 500 صورة هولوغرافية على بلورة من الحديد مشابة ببلورات الليثيوم نيوبات ، و 550 صورة هولوغرافية عالية الدقة على طبقة رقيقة حساسة جداً من مادة بولميرية،

لكن نقص المواد رخيصة الثمن وتطور وسائط التخزين المغناطيسية و النصف الناقلة أدى إلى إيقاف عملية التطوير في ذواكر التخزين الهولوغرافي .




في العقد الماضي قامت وكالة الأبحاث المتقدمة للمشاريع الدفاعية(Defense Advanced Research Projects Agency) [DARPA] بالتعاون مع عملاقي الصناعات التكنولوجية IBM ومختبرات بيل [Lucent’s Bell Labs] قاموا بإعادة الحياة لمشاريع تطوير الذواكر الهولوغرافية ، وكانت النماذج الأولية المصنوعة من قبل مختبرات IBMوLucent مختلفة بشكل طفيف عن بعضها البعض ، لكن معظم أنظمة تخزين البيانات الهولوغرافية [H.D.S.S] (Holographic. Data. Store. System) تعتمد بشكل أساسي نفس مبدأ العمل.



* وهاهي الأجزاء الأساسية لتتم صناعة الـ H.D.S.S :
1. ليزر أرغوني (أزرق – أخضر) .

2. مقسمات شعاعية لتقوم بتقسيم شعاع الليزر .

3. مرايا لتوجيه أشعة الليزر .

4. لوحة LCD (Liquid Crystal Display) (معدل ضوئي فراغي).

5. عدسات لتركيز أشعة الليزر.

6. بلَّورة ليثيوم-نيوبات أو بولمير ضوئي.

7. كاميرا لتصوير الـ CCD (Charge-Coupled Device) الأجسام ثنائيات الأقطاب .



عندما يتم إطلاق ليزر الأرغون (أزرق-أخضر) ، عندئذ يقوم مقسم الأشعة بفصل شعاع الليزر إلى شعاعين ، أحد هذين الشعاعين يدعى بشعاع الهدف أو شعاع الإشارة و الذي سوف يسير بخط مستقيم وينعكس عن مرآة واحدة ويعبر من خلال معدل ضوئي فراغي (S L M) (Spatial Light Modulator)والذي هو عبارة عن لوحة LCD تظهر صفحات البيانات الثنائية (بالنظام الثنائي) على شكل مكعبات فاتحة و قاتمة ، البيانات المأخوذة من صفحات الشيفرات الثنائية تأخذ بواسطة شعاع الإشارة إلى حساس ضوئي (بلَّورة الليثيوم-نيوبات) بعض الأنظمة تستخدم مواد فوتوبولميرية عوضاً عن البلَّورة السابقة ،شعاع الليزر الآخر المفصول يدعى بالشعاع المرجع يخرج من مقسم الأشعة ويتخذ طريقاً منفصلاً (مختلفاً) باتجاه البلَّورة وعندما يلتقي الشعاعين فإن طريقة التداخل فيما بينهما تؤدي إلى تخزين المعلومات المحمولة على شعاع الإشارة وذلك على مساحة محددة من البلَّورة وهكذا فإن المعلومات تخزن بطريقة هولوغرافية.





هناك ميزة أخرى للذواكر الهولوغرافية أنه يمكن استرجاع صفحة كاملة من المعلومات بسرعة وبآن واحد ، ومن أجل استرداد أو إعادة بناء الصفحة الهولوغرافية من المعلومات المخزنة في البلَّورة ، فإن الشعاع المرجع يسلط على البلَّورة بنفس الزاوية التي دخلها أثناء عملية التخزين ،كل صفحة من المعلومات تخزن على منطقة مختلفة من البلَّورة وذلك اعتماداً على الزاوية التي اصطدم بها شعاع المرجع بهذه المنطقة ، خلال عملية إعادة البناء فإن الشعاع سوف يحيد بواسطة البلَّورة وهذا يؤدي لإعادة خلق الصفحة الأصلية التي خزنت ، هذه الصفحة التي تمت عملية إعادة بناءها تسلط على كاميرا تصوير الأجسام ثنائية القطبية (CCD) والتي تترجم المعلومة الرقمية إلى الكمبيوتر،إن العنصر الأساسي في أي نظام تخزين هولوغرافي هو زاوية ورود الشعاع المرجع الثاني على البلَّورة وذلك لاستعادة صفحة من المعلومات ، إذ عليها أن تطابق زاوية ورود الشعاع الأول (الأصلي) تماماً ،إن فرقاً بحدود جزء بالألف من المليمتر سوف يؤدي إلى فشل في عملية استعادة صفحة المعلومات .


( يتبــــــــــــــــــــــــــــــــع )

[البالود]

وسائط التخزين الهولوغرافية المكتبية:


بعد حوالي 30 عاماً من الأبحاث و التطوير ، فإن وسائط التخزين الهولوغرافية (H.D.S.S) قد أصبحت في متناول اليد تقريباً، بالطبع هناك بعض التعديلات يجب أن تحدث قبل أن يتم إطلاق أداة تخزين عالية الكثافة في الأسواق ، لكن باحثي IBM قد صرحوا أنهم سوف يكون لديهم ذاكرة (HDSS) صغيرة في بداية عام 2004 ، هذه الذواكر الهولوغرافية الأولية سوف تكون بسعة تخزين تصل حتى 125GB تقريباً وبسرعة نقل للمعلومات تصل إلى 40 MB كل ثانية ، وأخيراً فإن هذه الأدوات يمكن أن تصل إلى سعة تخزينها إلى حدود 1TB بسرعة نقل للمعلومات 1GB كل 1 ثانية – أي سرعة كافية لنقل فيلم DVD كامل خلال 30 ثانية – إذاً لماذا استغرقت عملية تطوير الـHDSS هذه المدة الطويلة ؟ وإلام تحتاج حتى تصبح في الأسواق؟



عندما تم طرح فكرة الـHDSS لأول مرة ، كانت الأدوات والعناصر اللازمة لتحضيرها ضخمة وغالية الثمن، على سبيل المثال : فإن جهاز الليزر يجب أن يكون بطول 6 أقدام (أي ما يعادل مترين) وذلك في أنظمة الـHDSS المستخدمة في الستينيات ، بينما في الـHDSS في الوقت الراهن –وبتطوير من شركة Consumer للإلكترونيات- فإن مصدر ليزري مشابه لذاك الموجود في سواقة الـCD الحالية يمكن أن يستخدم في الـHDSS



كما أن شاشات الـ LCD لم تظهر حتى عام 1968 ، والنماذج الأولى كانت غالية الثمن ، لكن اليوم فإن الـ LCD رخيصة الثمن و معقدة أكثر من مثيلاتها قبل 30 عاماً ، هذا بالإضافة إلى أن حساسات العناصر ثنائية القطبية (CCD) لم تكن موجودة حتى العقد الماضي ، حالياً فإن معظم عناصر الـHDSS موجودة وهناك الإمكانية لتصنيعها ، وهذا يعني أنه يمكن أن تنتج على نطاق واسع،على الرغم من أن عناصر الـHDSS متوفرة في الوقت الحالي وذلك بخلاف الستينيات ، إلا أنه لاتزال هناك بعض المشاكل التقنية التي تحتاج للحل.


على سبيل المثال : إذا تم تخزين العديد من الصفحات على بلَّورة واحدة فإن طول كل هولوغرام(صورة هولوغرافية) سوف ينقص ، إذا كانت هناك كمية كبيرة من الهولوغرامات مخزنة على بلَّورة ما ، وكان شعاع المرجع الوارد على البلًّورة لاستعادة هولوغرام ما ليس على زاوية دقيقة ، فإنه سوف تتم استعادة الهولوغرام المطلوب إلى جانب أجزاء من هولوغرامات مجاورة ، هذا إلى بالإضافة إلى تجميع كل الأجزاء السابقة في منظومة منخفضة الثمن ، يثق المصممون و الباحثون أن التقنيات سوف تتطور في السنين الاثنتين والثلاث القادمة بحيث سوف تتصدى للمشاكل السابقة وتحلها وبواسطة هذه التقنيات في الأسواق سوف يكون بإمكاننا أن نحصل على أول سواقة HDSS حيث سوف تكون هذه الأقراص المشابهة للـDVDs و بقدرة تخزين أكبر بـ27 مرة من قدرة تخزين قرص DVD بسعة 4.7GB المستعملة في الوقت الحالي ، وسواقات التشغيل لها قدرة تبادل للمعلومات تفوق مثيلاتها في الـDVDs بـ25 مرة.


ترجمة : محمد حوراني
كلية الهندسة الكهربائية والإلكترونية - قسم الإتصالات - جامعة حلب

عن مقالة من موقع (How StuffWorks.com)

بعنوان (How Holographic Memory Will Work) للسيد: Kevin Bonsor .






أتمنى أن يكون النقل موفقا

وتقبلوا مني خالص الود والتقدير

[عادل الثبيتي]

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك خيراً ،،،

[bilal_benz]

موضوع رائع بارك الله فيك

[ابو غازي]

السلام عليكم

موضوع رائع وجميل جداً جزاك الله خير استاذ البالود

عندي اقتراح استاذ البالود

الأقتراح هو ان نعمل موقع او منتدى او صفحة للمواضيع المميزة جداً مثل موضوعك ومثل موضوع النانوتكنولجي الموجود في القسم العام ويوجد في هذه الصفحة اسماء وروابط للموضيع المميزة

ما هو رايك

[البالود]

طائف
.
bilal_benz
.
وضاح

v
v
وبارك الله فيكم وجزيتم كل خير

أشكركم على ردودكم

تقبلوا خالص ودي وتقديري

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,


وضاحنا >> نعم الرأي رأيك

فكرة جدا رائعة

وأتمنا أن تنفذها من الآن
بامكانك وضع موضوع تحت مسمى المواضيع المتميزة في الملتقى , ويكون في منتدى الأستراحة مثلا

وبامكان أي شخص يضع الموضوع الذي أعجبه

لأنه ربما يكون هذا الموضوع مميزا في رأيك , وغير مميز عند شخص آخر

هذا ماأراه

والأمر يعود إليك , وفكرة قمة في الروعة بارك الله فيك

[خلف الجميلي]

الله يعطيك العافية

[نيوتن]

بارك الله فيك وجزاك خيرا

موضوع قمه في الروعه
يذكرنا بعظمة الله وقوله الكريم
وما اتيتم من العلم الا قللاً

[البالود]

الجميلي
.
نيوتن
v
v
الله يعافيكم ويبارك فيكم

أسعدني حضوركم

تقبلوا خالص ودي وتقديري


وتحياتي للجميع