Nguyễn Tấn Sang
Bán xe 🚗
Trung Quốc đã đạt được bước tiến công nghệ chưa từng có, giúp tăng khả năng lưu trữ dữ liệu của một chiếc đĩa DVD bằng gấp 10.000 lần loại đĩa Blu-ray hiện tại.
Chiếc DVD kỳ diệu
Hãy tưởng tượng một chiếc đĩa cỡ DVD có thể lưu trữ dữ liệu gấp 10.000 lần dữ liệu của đĩa Blu-ray, đây sẽ là kỳ tích có thể giúp tiết kiệm rất nhiều không gian lưu trữ và năng lượng trong kỷ nguyên dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo.
Một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc cho biết họ đã phát triển một công nghệ cho phép lưu trữ một tập dữ liệu khổng lồ - tương đương với khoảng 5,8 tỷ trang web đã được lập chỉ mục - trong một thiết bị có kích thước chỉ bằng máy tính để bàn.
Để dễ hình dung, nếu dữ liệu nói trên được lưu trữ bằng ổ cứng 1 TB, số lượng các ổ cứng sẽ lớn đến mức bao phủ một khu vực có kích thước bằng một sân chơi trung bình.
"Công nghệ này cho phép đạt được khả năng lưu trữ ở cấp độ exabit bằng cách xếp các đĩa có kích thước nano thành mảng, điều này rất cần thiết trong các trung tâm dữ liệu lớn với không gian hạn chế", nhóm nghiên cứu viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature tuần này.
Các nhà khoa học đến từ các trường như Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải, Đại học Bắc Kinh, cũng như Viện Quang học và Cơ học Thượng Hải và Phòng thí nghiệm Quang hóa học trọng điểm, đều thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Trong các đơn vị lưu trữ dữ liệu, 1.024 gigabyte (GB) bằng 1 terabyte (TB) và 1.024 terabyte tạo thành 1 petabit, trong khi 1.024 petabyte tạo thành 1 exabit.
Theo nhà cung cấp thông tin thị trường toàn cầu International Data Corporation, khối lượng dữ liệu toàn cầu được dự đoán sẽ đạt 175 zettabyte vào năm 2025. Một zettabyte là 1 nghìn tỷ gigabyte.
Lưu trữ dữ liệu quang học (ODS) là phương pháp lưu trữ thường được sử dụng trong DVD. Nó tiết kiệm chi phí và bền, nhưng dung lượng bị hạn chế vì thường lưu trữ dữ liệu trong một lớp duy nhất.
Trong nghiên cứu mới, nhóm Trung Quốc cho biết họ đã tạo ra kiến trúc ba chiều để lưu trữ dữ liệu trên hàng trăm lớp thay vì một lớp, dẫn đến dung lượng lưu trữ dữ liệu quang học lần đầu tiên đạt đến mức petabit.
Các lớp của đĩa chỉ cách nhau 1 micromet, cho phép nó vẫn mỏng như một đĩa DVD thông thường.
"ODS có dung lượng lên tới 1,6 petabit cho một vùng đĩa có kích thước DVD thông qua việc ghi 100 lớp trên cả hai mặt của đĩa siêu mỏng của chúng tôi", các nhà nghiên cứu nhấn mạnh, lưu ý thêm rằng nó có thể lưu trữ dữ liệu gấp 24 lần so với các ổ đĩa cứng tiên tiến nhất hiện nay.
"Do đó, sẽ có thể xây dựng một trung tâm dữ liệu cấp exabit bên trong một căn phòng thay vì một không gian có kích thước như sân vận động bằng cách xếp chồng 1.000 đĩa nano cấp petabit lại với nhau… tạo ra một số lượng lớn các trung tâm dữ liệu exabit hiệu quả về mặt chi phí".
Nhà nào cũng sẽ có trung tâm dữ liệu
Các trung tâm dữ liệu hiện tại đòi hỏi lượng năng lượng khổng lồ để hoạt động, trong khi các thiết bị bên trong tạo ra lượng nhiệt cực lớn, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn nữa để làm mát.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính rằng các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới tiêu thụ khoảng 1% tổng nhu cầu điện toàn cầu vào năm 2022.
Tại Trung Quốc, Cơ quan Năng lượng Quốc gia cho biết tổng lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu của nước này là 270 tỷ kilowatt giờ vào năm 2022, gần gấp ba lượng điện năng được tạo ra trong cùng năm bởi nhà máy thủy điện Tam Hiệp – nhà máy sản xuất điện lớn nhất thế giới. Tổng mức tiêu thụ chiếm khoảng 3% tổng lượng điện sử dụng của Trung Quốc.
Nhóm nghiên cứu nói rằng công nghệ mới có thể giảm thiểu nhu cầu di chuyển dữ liệu, một quy trình phức tạp mà các trung tâm dữ liệu phải thực hiện từ 3 đến 10 năm một lần, khiến dữ liệu có nguy cơ bị giả mạo hoặc mất mát.
Wen Jing, giáo sư từ Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải, đánh giá công nghệ mới sẽ cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu tiết kiệm năng lượng hơn.
"Sẽ chỉ cần năng lượng khi dữ liệu được ghi vào hoặc đọc từ đĩa chứ không cần khi lưu trữ dữ liệu, nhờ các đặc tính vốn có của ODS", Wen cho biết.
"Các ổ đĩa này cũng có độ ổn định cao nên không có yêu cầu lưu trữ đặc biệt nào. Đĩa mới dự kiến có tuổi thọ từ 50 đến 100 năm, không giống như ổ đĩa cứng yêu cầu dữ liệu phải được chuyển sang thiết bị mới cứ sau 5 đến 10 năm".
Ổ đĩa cứng cũng có thể bị hỏng do hư hỏng vật lý, chẳng hạn như bị rơi hoặc tiếp xúc với độ ẩm quá cao.
Trong khi Wen cho biết loại đĩa mới này một ngày nào đó có thể cho phép các cá nhân và gia đình tự thiết lập cơ sở dữ liệu của riêng họ mà không gặp rắc rối.
"Trước đây, việc vận hành cơ sở dữ liệu tốn rất nhiều không gian và đầu tư. Nhưng trong tương lai, các gia đình có thể giữ một chiếc đĩa để lưu trữ một lượng lớn ảnh, video và tài liệu thay vì lưu chúng trên nhiều ổ đĩa cứng gắn ngoài riêng biệt".
Mặc dù quy trình sản xuất đĩa mới tương thích với công nghệ DVD hiện có, Wen nói rằng nhóm sẽ tiếp tục cải thiện tốc độ và giảm năng lượng cần thiết để ghi và đọc dữ liệu từ đĩa.
Họ cũng sẽ làm việc để giúp cho thiết bị truy cập dữ liệu trên đĩa có giá cả phải chăng hơn, với hy vọng sẽ đưa ra thị trường trong tương lai gần.
Chiếc DVD kỳ diệu
Hãy tưởng tượng một chiếc đĩa cỡ DVD có thể lưu trữ dữ liệu gấp 10.000 lần dữ liệu của đĩa Blu-ray, đây sẽ là kỳ tích có thể giúp tiết kiệm rất nhiều không gian lưu trữ và năng lượng trong kỷ nguyên dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo.
Một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc cho biết họ đã phát triển một công nghệ cho phép lưu trữ một tập dữ liệu khổng lồ - tương đương với khoảng 5,8 tỷ trang web đã được lập chỉ mục - trong một thiết bị có kích thước chỉ bằng máy tính để bàn.
Để dễ hình dung, nếu dữ liệu nói trên được lưu trữ bằng ổ cứng 1 TB, số lượng các ổ cứng sẽ lớn đến mức bao phủ một khu vực có kích thước bằng một sân chơi trung bình.
"Công nghệ này cho phép đạt được khả năng lưu trữ ở cấp độ exabit bằng cách xếp các đĩa có kích thước nano thành mảng, điều này rất cần thiết trong các trung tâm dữ liệu lớn với không gian hạn chế", nhóm nghiên cứu viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature tuần này.
Các nhà khoa học đến từ các trường như Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải, Đại học Bắc Kinh, cũng như Viện Quang học và Cơ học Thượng Hải và Phòng thí nghiệm Quang hóa học trọng điểm, đều thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Trong các đơn vị lưu trữ dữ liệu, 1.024 gigabyte (GB) bằng 1 terabyte (TB) và 1.024 terabyte tạo thành 1 petabit, trong khi 1.024 petabyte tạo thành 1 exabit.
Theo nhà cung cấp thông tin thị trường toàn cầu International Data Corporation, khối lượng dữ liệu toàn cầu được dự đoán sẽ đạt 175 zettabyte vào năm 2025. Một zettabyte là 1 nghìn tỷ gigabyte.
Lưu trữ dữ liệu quang học (ODS) là phương pháp lưu trữ thường được sử dụng trong DVD. Nó tiết kiệm chi phí và bền, nhưng dung lượng bị hạn chế vì thường lưu trữ dữ liệu trong một lớp duy nhất.
Trong nghiên cứu mới, nhóm Trung Quốc cho biết họ đã tạo ra kiến trúc ba chiều để lưu trữ dữ liệu trên hàng trăm lớp thay vì một lớp, dẫn đến dung lượng lưu trữ dữ liệu quang học lần đầu tiên đạt đến mức petabit.
Các lớp của đĩa chỉ cách nhau 1 micromet, cho phép nó vẫn mỏng như một đĩa DVD thông thường.
"ODS có dung lượng lên tới 1,6 petabit cho một vùng đĩa có kích thước DVD thông qua việc ghi 100 lớp trên cả hai mặt của đĩa siêu mỏng của chúng tôi", các nhà nghiên cứu nhấn mạnh, lưu ý thêm rằng nó có thể lưu trữ dữ liệu gấp 24 lần so với các ổ đĩa cứng tiên tiến nhất hiện nay.
"Do đó, sẽ có thể xây dựng một trung tâm dữ liệu cấp exabit bên trong một căn phòng thay vì một không gian có kích thước như sân vận động bằng cách xếp chồng 1.000 đĩa nano cấp petabit lại với nhau… tạo ra một số lượng lớn các trung tâm dữ liệu exabit hiệu quả về mặt chi phí".
Nhà nào cũng sẽ có trung tâm dữ liệu
Các trung tâm dữ liệu hiện tại đòi hỏi lượng năng lượng khổng lồ để hoạt động, trong khi các thiết bị bên trong tạo ra lượng nhiệt cực lớn, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn nữa để làm mát.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính rằng các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới tiêu thụ khoảng 1% tổng nhu cầu điện toàn cầu vào năm 2022.
Tại Trung Quốc, Cơ quan Năng lượng Quốc gia cho biết tổng lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu của nước này là 270 tỷ kilowatt giờ vào năm 2022, gần gấp ba lượng điện năng được tạo ra trong cùng năm bởi nhà máy thủy điện Tam Hiệp – nhà máy sản xuất điện lớn nhất thế giới. Tổng mức tiêu thụ chiếm khoảng 3% tổng lượng điện sử dụng của Trung Quốc.
Nhóm nghiên cứu nói rằng công nghệ mới có thể giảm thiểu nhu cầu di chuyển dữ liệu, một quy trình phức tạp mà các trung tâm dữ liệu phải thực hiện từ 3 đến 10 năm một lần, khiến dữ liệu có nguy cơ bị giả mạo hoặc mất mát.
Wen Jing, giáo sư từ Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải, đánh giá công nghệ mới sẽ cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu tiết kiệm năng lượng hơn.
"Sẽ chỉ cần năng lượng khi dữ liệu được ghi vào hoặc đọc từ đĩa chứ không cần khi lưu trữ dữ liệu, nhờ các đặc tính vốn có của ODS", Wen cho biết.
"Các ổ đĩa này cũng có độ ổn định cao nên không có yêu cầu lưu trữ đặc biệt nào. Đĩa mới dự kiến có tuổi thọ từ 50 đến 100 năm, không giống như ổ đĩa cứng yêu cầu dữ liệu phải được chuyển sang thiết bị mới cứ sau 5 đến 10 năm".
Ổ đĩa cứng cũng có thể bị hỏng do hư hỏng vật lý, chẳng hạn như bị rơi hoặc tiếp xúc với độ ẩm quá cao.
Trong khi Wen cho biết loại đĩa mới này một ngày nào đó có thể cho phép các cá nhân và gia đình tự thiết lập cơ sở dữ liệu của riêng họ mà không gặp rắc rối.
"Trước đây, việc vận hành cơ sở dữ liệu tốn rất nhiều không gian và đầu tư. Nhưng trong tương lai, các gia đình có thể giữ một chiếc đĩa để lưu trữ một lượng lớn ảnh, video và tài liệu thay vì lưu chúng trên nhiều ổ đĩa cứng gắn ngoài riêng biệt".
Mặc dù quy trình sản xuất đĩa mới tương thích với công nghệ DVD hiện có, Wen nói rằng nhóm sẽ tiếp tục cải thiện tốc độ và giảm năng lượng cần thiết để ghi và đọc dữ liệu từ đĩa.
Họ cũng sẽ làm việc để giúp cho thiết bị truy cập dữ liệu trên đĩa có giá cả phải chăng hơn, với hy vọng sẽ đưa ra thị trường trong tương lai gần.