5D optik xotira nima
“5D” atamasi fizik “beshinchi o‘lcham”ni anglatmaydi. Bu usul har bir yozuv elementi — voksel — besh erkinlik darajasida ma’lumot saqlaydigan kodlash texnologiyasini ifodalaydi: uchta fazoviy koordinata (X, Y, Z) va ikki optik anizotropiya parametri — sekin o‘qning yo‘nalishi (slow-axis azimuth) hamda optik kechikish kattaligi (retardance).
Bu parametrlar femtosoniya lazeri yordamida kvarts shishasining ichida fokuslash orqali hosil bo‘ladigan o‘z-o‘zidan tashkil topuvchi nanotu zilmalar (nanolamellalar/nanopanjaralar) tufayli paydo bo‘ladi.
Ma’lumotlarni o‘qish polarizatsion mikroskopiya orqali amalga oshiriladi, bunda har bir voksel uchun yo‘nalish va kechikish xaritasi olinadi.
Qanday ishlaydi: fizika va texnologiya
Yozish. Juda qisqa (~10⁻¹⁵ s) lazer impulslari shisha ichida fokuslanadi va mikrohajmda yo‘naltirilgan nanotu zilmalar hosil qiladi. Nurning polarizatsiyasi va intensivligini boshqarish orqali voksel ichida yo‘nalish va kechikishni mustaqil o‘rnatish, shu orqali bir voksel ichida bir nechta bitlarni multiplekslash mumkin bo‘ladi.
Dastlabki yechimlarda ketma-ket “skanerlovchi” yozuv ishlatilgan; keyinchalik fazoviy modulyatorlar (SLM) va DMD (raqamli mikrooynali qurilma) yordamida parallel proyeksiya texnologiyasi ishlab chiqildi.
O‘qish. Tuzilmalarning ikki nurli sindirish xususiyatlari tufayli parametrlar polarizatsion o‘lchovlar (mikroskop + kechikish analizatori) orqali, tashuvchini shikastlamagan holda o‘qiladi. 2013–2016-yillarda raqamli faylni yozish va o‘qishning to‘liq sikli birinchi marta namoyish qilindi.
Kelib chiqishi va xronologiya
— 1996, Garvard (Mazur va hammualliflar): femtosoniya impulslari yordamida shaffof materiallar hajmida 3D yozish namoyish qilindi — zamonaviy 5D texnologiyalarining nazariy va eksperimental asosi.
— 2009, Svindbern (Gu, Zijlstra, Chon): plazmon muhitida birinchi “besh o‘lchamli yozuv” (oltin nanotayoqchalar); ko‘p o‘lchamli kodlash (fazo + polarizatsiya + to‘lqin uzunligi) namoyish qilindi.
— 2010, Kioto/Sautgempton (Hirao, Kazansky va boshqalar): shishada o‘z-o‘zidan tashkil topuvchi nanopanjaralar yordamida shakliy anizotropiyani ultratez boshqarish usuli ishlab chiqildi, bu kvartsda ko‘pbitli yozishni imkon qildi.
— 2013, Sautgempton universiteti (ORC, P. G. Kazansky): raqamli faylni shishada 5D usuli orqali yozish va o‘qish birinchi marta namoyish qilindi; sekin o‘q yo‘nalishi va optik kechikish XYZ koordinatalariga qo‘shimcha “to‘rtinchi” va “beshinchi” parametr sifatida ishlatilgan. E’lon qilingan ko‘rsatkichlar: bir diskda ~360 TB gacha, ~1000 °C gacha chidamlilik, xona haroratida deyarli cheksiz xizmat muddati.
— 2016, ORC: “Eternal 5D data storage” kontseptsiyasi ommalashtirildi, asosiy urg‘u uzoq muddatlilik va polarizatsion mikroskopiya orqali o‘qish imkoniyatiga qaratildi.
Keyingi muhim bosqichlar
— 2018: “5D kristall” uzoq muddatli arxivlash vositasi sifatida taqdim etildi; ramziy namuna sifatida — Falcon Heavy/Tesla Roadster missiyasida kvarts kristalliga yozilgan ma’lumotlarni kosmosga yuborish orqali texnologiyaning chidamliligi namoyish qilindi.
— 2021: yuqori tezlikda anizotropik nanotu zilmalash usuli (Optica): yozish tezligi ~10⁶ voksel/s (~230 kB/s), bir vokselga 4 bit kodlash; tajriba CD formatidagi diskda o‘tkazildi. Hisob-kitoblarga ko‘ra, bunday disk ~500 TB sig‘dira oladi, ammo to‘liq yozish bir necha oy talab qiladi.
— 2022: 100 qatlamli “xatosiz” 5D yozish (Laser & Photonics Reviews): past yo‘qotishli anizotropik nanoporalarga (type-X) o‘tish, chuqur qatlamlarni o‘qish sifatini va ko‘pqatlamli tizim ishonchliligini oshirdi.
— 2024: insonning to‘liq genomini 5D kristallga yozish — yuqori qiymatli ma’lumotlarni arxivlash namoyishi.
— 2025: DMD-proyeksiya yordamida “voksel paketlari”ni parallel yozish (Science Advances, ochiq kirish): tajriba natijasida ~1,5 TB ma’lumot 5 dyuymli plastinkaga joylashtirildi; nazariy tezlik 100 kGts lazer kuchaytirgichi bilan ~7,5 MB/s gacha; bunday format uchun sig‘im chegarasi ~210 TB.
Bu yozish tezligidagi “tor joy” muammosini bartaraf etishga muhim qadam bo‘ldi.
Tasdiqlangan parametrlar
Sig‘im. Ilmiy tajribalar ~12 sm diskda ~360 TB gacha sig‘imni ko‘rsatgan (ORC, 2013). Keyingi muhandislik hisob-kitoblari (2021) ~500 TB gacha bo‘lishi mumkinligini taxmin qiladi. “Amalda yozilgan hajm” bilan “hisoblangan nazariy sig‘im”ni ajratish muhim.
Uzoq muddatlilik va mustahkamlik. Kvarts shishasi korroziyaga chidamli, optik va issiqlik shikastlanishiga yuqori qarshilikka ega. 5D nanotu zilmalari uchun ~1000 °C gacha barqarorlik va xona haroratida “deyarli cheksiz” xizmat muddati qayd etilgan (degradatsiya modellari milliardlab yillik ko‘rsatkichlarni beradi). Ilmiy adabiyotlarda past yo‘qotishli tuzilmalarning ko‘pqatlamli o‘qish ishonchliligidagi ahamiyati ta’kidlanadi.
Yozish tezligi. Tarixan — o‘nlab yoki yuzlab kB/s. 2021-yildan beri — ~10⁶ voksel/s (~230 kB/s); 2025-yilda parallel yozish texnologiyalari tezlikni megabayt/s darajasiga yaqinlashtirdi. O‘qish ham tezlashtirish va standartlashtirishni talab qiladi.
Nosiya ko‘rinishi va amaliy holati
Nosiya — shaffof kvarts shishasidan tayyorlangan disk yoki plastinka (ko‘pincha 12 sm “CD formati” yoki undan kichik namunalarda), tashqi ko‘rinishda ko‘rinadigan yozuvlarsiz “kristall”ga o‘xshaydi. Ma’lumotlar hajm bo‘ylab joylashtiriladi va polarizatsion mikroskop orqali ko‘rinadi. 2016–2025-yillarda Sautgempton universiteti namoyish suratlarini taqdim etdi; 2024-yilda “genom yozilgan kristall” taqdim qilindi.
Tijoratlashuv ORC bilan bog‘liq SPhotonix startapi orqali olib borilmoqda: “5D Memory Crystal” uzoq muddatli ma’lumot saqlash vositasi sifatida (yuzlab TB gacha) va arxivlash xizmati sifatida taklif qilinadi. Ammo ma’lumotlar markazlarida keng qo‘llash yozish tezligi pastligi va standart o‘qish tizimlari yo‘qligi sababli cheklangan.
Klassik optik disklardan asosiy farqlar
Yuzaki emas, hajmiy yozish: shisha ichida minglab qatlamlar, yuzada esa izlar yo‘q. Bir vokselga bir nechta bit kodlash (yo‘nalish + kechikish). Material — yuqori kimyoviy va issiqlik barqarorligiga ega kvarts shishasi (polikarbonat emas). Texnologiya boshqacha: yozish va o‘qish uchun femtosoniya lazerlari hamda yuqori aniqlikdagi polarizatsion optika talab etiladi.
Asosiy manbalar
Shishada 3D yozuv asoslari — Optics Letters (Mazur et al., 1996).
Plazmon tizimlarida birinchi “5D yozish” — Nature (Zijlstra, Chon, Gu, 2009).
Shishada anizotropiyaning o‘z-o‘zidan shakllanishi — Advanced Materials (Shimotsuma, Hirao, Kazansky, 2010).
Kvartsda birinchi 5D yozish va o‘qish — ORC/OSA (2013) va ORC maqolalari.
Uzoq muddatlilik namoyishlari — Sautgempton universiteti materiallari (2016, 2018).
Yozish tezligi va zichligini oshirish — Optica (2021), Laser & Photonics Reviews (2022), Science Advances (2025).
Amaliy namoyishlar (arxivlar/genom) — Sautgempton universiteti matbuot materiallari (2024).
Cheklovlar va ochiq savollar
Tezlik va narx. Yangi texnologiyalarga qaramay, bir diskni to‘liq yozish hanuz haftalar yoki oylar oladi; uskunalar qimmat va murakkab.
O‘qish va standartlashtirish. Omma uchun mo‘ljallangan o‘qish qurilmalari yo‘q; o‘qish hali ham ilmiy darajadagi polarizatsion mikroskopiyaga asoslangan. Format va kodlash bo‘yicha sanoat standartlari mavjud emas.
Ma’lumotlarni saqlash infratuzilmasiga integratsiya. Ma’lumot markazlari uchun avtomatlashtirish, interfeyslar, xatoliklarni tuzatish va tezkor tasdiqlash muhim. Tadqiqotlar davom etmoqda (masalan, LPR-2022 “xatosiz yozish” bo‘yicha), ammo ekotizim hali rivojlanish bosqichida.
COSMIC doirasidagi falsafiy integratsiya
5D xotira shunchaki muhandislik yangiligi emas, balki COSMIC uchun muhim bo‘lgan prinsipni ifodalaydi: qadriyat tuzilmaning entropiya va vaqtga qarshi barqarorligida.
Nanotu zilmalangan shisha insoniyat davrlaridan ham uzoq vaqt oralig‘ida farqlarni mustahkamlashga imkon beruvchi moddiy texnologiyani taqdim etadi.
Bu “xotira”ni qisqa muddatli tashuvchilardan vaqtga qarshi tura oladigan shakl kategoriyasiga o‘tkazadi. COSMIC uchun muhim narsa faqat terabaytlar emas, balki ma’noni vaqt davomida yo‘qotmasdan saqlab qolish imkonidir.
Tizim moslikni talab qilganida, shakl chegarani belgilaydi; 5D xotira bunday chegarani modda orqali amalga oshirish mumkinligini ko‘rsatadi.
Xulosa
Nanotu zilmalangan kvarts shishasidagi besh o‘lchamli optik xotira — keng adabiyotlar va tajribalar bilan tasdiqlangan real eksperimental texnologiya (1996–2025). Uning kuchli tomonlari — juda uzoq muddatlilik va nihoyatda yuqori zichlik salohiyati; zaif tomonlari — yozish tezligi pastligi, murakkabligi va standart o‘qish qurilmalari yo‘qligi. 2025-yildagi parallel yozish usullari uni asrlar davomida arxivlash uchun mos sohalarga yaqinlashtirdi.
COSMIC uchun bu “yana bir saqlash vositasi” emas, balki vaqt va muhitdan mustaqil ma’no va shakllarni saqlash imkonini beruvchi texnik asosdir.
Qisqacha: nima uchun bu yerda COSMIC. COSMIC farqlarni saqlab qoladigan shakllar bilan ishlaydi; 5D xotira — moddada mujassam bo‘lgan bunday shaklning kamdan-kam uchraydigan namunasi.