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Discos magnéticos

El prefijo tera

Actualidad Informática. El prefijo tera. Rafael Barzanallana

 

En 1960 se acordó la introducción de una nuevo prefijo que acompañaría a cantidades muy grandes: Tera (con el símbolo T) . La palabra tera se asemeja a tetra, que significa en griego 4; indicando que es la cuarta potencia de 1000. Así que tera es un uno seguido de 12 ceros, por definición.

¡Tal cantidad es enorme, monstruosa! Exacto, de ahí proviene su significado, tera en griego significa monstruo. Las cantidades que representa un tera son ingentes, enormes, bestiales.

Sin embargo, ¿Son realmente útiles representaciones tan grandes? Cuando un número es demasiado grande pierde significado para la gente, pues es difícil de comparar con los objetos cotidianos. Puedo imaginarme sin problemas una manzana y mil manzanas, tal vez me pueda costar trabajo pensar en un millón de manzanas; pero un tera de manzanas ¿como imagen lo puedo concebir?
Ejemplos concretos
Pero, ¿donde puedo encontrar estos monstruosas cifras con una aceptación entre los científicos, sin tener que recurrir a la aberración de combinar prefijos en las unidades?. Los ejemplos son varios.
En física, los terahertz (THz) pueden representar ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre 0.1 a 1 mm; es decir radiación infrarroja-lejana y las micro-ondas. Hasta hace poco se ha desarrollado tecnologías para explorar esta región semivirgen del espectro electromagnético. Like-a-virgin diría Madona.
Hoy en día, estos rayos-T son tema de moda pues cuentan con la capacidad de penetrar cartón, tela, y piel; en contraste, son absorbidos por hueso y metal; además de brindar un espectro molecular muy característico ideal para identificar sustancias ilícitas (explosivos, drogas, entre otras cosas divertidas). Por lo que este monstruo pueden ser de gran ayuda en sistemas de seguridad.
Por otro lado, la transmisión de datos a esta frecuencia puede hacer que tu celular se comunique 1000 veces más rápido. ¡Olvídate de 3G o 4G!
Ahora, si se trata de almacenamiento informático, los terabyte (TB) equivale a 1 000 gigabytes de almacenamiento. Desde el 2007, la empresa Hitachi presento el primer disco duro de 1 TB. Y recientemente, la empresa Seagate anunció el lanzamiento de discos duros de 8 TB que usan tecnología SMS. Así que tendrás suficiente espacio para tus canciones de banda (puedes tener hasta 2 000 horas de audio con calidad de CD), videojuegos zombies, fotos familiares y tal vez para todas las películas de Rock (¿en cuál van?, ¿Rocky 29?).
Más en concreto el desarrollo de la película animada en 3D Monstruos contra aliens, requirió 100 TB de almacenamiento.
Más aún, en junio del 2008, Cisco Sytem estimo un tráfico de internet de 160 TB/s.
El telescopio espacial Hubble ha colectado más de 100 TB de datos en sus primeros 24 años de observaciones, abril del 2014.
Efectivamente un TB de almacenamiento parece un monstruo de memoria, pero en sí misma es una unidad práctica en la cantidad de información que se maneja en varios sistemas modernos.

Fuente: El Tao de la Física

Perros policía que olfatean discos duros y memorias USB

Actualidad Informática. Perros policía que olfatean discos duros y tarjetas de memoria. Rafael Barzanallana

El uso de perros entrenados es habitual en la policía y otras fuerzas de seguridad del estado; gracias a su sentido del olfato, son capaces de detectar dispositivos o sustancias ilegales que de otra manera pasarían indetectables. Desde drogas hasta bombas, estos animales son el mejor amigo de los controles de seguridad, pero no es menos cierto que tienen que actualizarse a los nuevos tiempos. Eso es porque los delitos han evolucionado, y los criminales ya no solo trafican con sustancias, sino también con información.

La policía de Rhode Island (EE.UU.) se ha dado cuenta de esta evolución en el crimen, y por eso a su unidad canina ha llegado Thoreau, un perro labrador capaz de detectar dispositivos de almacenamiento electrónico, como discos duros, tarjetas de memoria. Thoreau recibió un entrenamiento de 22 semanas en el que tenía que encontrar dispositivos electrónicos y era recompensado con comida; es un método que tiene sus críticos, ya que no queda claro si realmente el perro es capaz de detectar el objeto en cuestión o si simplemente mira a su encargado en busca de pistas. Es decir, que el perro lo único que haría sería señalar el sitio que ha indicado el policía y gracias a esto existiría “causa probable” para un chequeo invasivo.

El problema con este método es que prácticamente todo el mundo lleva una memoria USB encima o en su casa; no es algo tan raro como drogas o explosivos. Así que usar un animal para que busque un dispositivo de almacenamiento es la excusa perfecta para poder entrar en la casa del sospechoso y realizar una búsqueda completa.

Ampliar en: omicrono

La nanotecnología permitirá guardar información durante un millón de años

Disco que dura un millón de años

Los discos duros magnéticos actuales pueden guardar nuestros datos durante una década aproximadamente. Los CDs/DVDs teóricamente aguantan un máximo de 30 años, aunque su vida media suele rondar los quince si se guardan correctamente. Pero estas fechas son bastante limitadas y si nos fijamos en los últimos años no parece que vayan a mejorar mucho. Desde que IBM creó sus primeros discos en 1956 se ha aumentado la capacidad de almacenamiento y su eficiencia energética, pero hay algo que no ha cambiado; la vida media de los discos no ha mejorado. 

Ahora gracias al trabajo de Jeroen de Vries y sus colaboradores de la Universidad de Twente, Holanda han conseguido un avance muy significativo. Han creado el primer modelo de disco capaz de guardar la información en una escala de tiempo muchísimo mayor, en concreto han testado y experimentado con un disco de un millón de años de vida, e incluso más.

Para conseguir este disco se fijaron en la energía mínima que se necesita para separar un estado de otro. En la energía de potencial necesaria para corromper un dato y convertirlo de un 0 a un 1. En definitiva, estudiaron a través de la Ley de Arrhenius cual es la relación entre la temperatura y la vibración atómica que hace que los datos se pierdan. Para que el disco aguante el millón de años que buscaban, la energía de activación tenía que estar entre 63KbT y 70KbT, valores que con la tecnología actual se pueden perfectamente lograr.

El modelo de disco es simple. Los nanotecnólogos almacenaron los datos en una lineas introducidas en un fino disco de tungsteno cubierto de una capa protectora de nitruro de silicio (Si3N4). Estos materiales fueron elegidos por sus bajos coeficientes de expansión térmica, lo que los hace perfectos para aguantar altas temperaturas. El siguiente paso es guardar la información, códigos QR con líneas de 100nm de ancho y calentarlos para ver como los datos se corrompen.

Según sus cálculos el modelo debería sobrevivir durante una hora a 445 Kelvin para que en condiciones normales el disco aguantara un millón de años. En el experimento el disco aguantó hasta los 848 Kelvin, aunque con graves pérdidas de información. Todo un éxito sin embargo que sobrepasó las expectativas de los propios científicos.

Hoy por hoy el libro de papel sigue siendo el medio más longevo que tenemos para almacenar nuestra cultura e información. Pero con estos nuevos discos magnéticos se nos abre una puerta increíble, una nueva oportunidad para el Proyecto Rosetta y una manera de despreocuparnos porque las futuras generaciones no puedan saber de nosotros. ¿Igualará algún día la escritura magnética a la impresa?

Ref:  arxiv.org/abs/1310.2961 : Towards Gigayear Storage Using a Silicon-Nitride/Tungsten Based Medium

Fuente: omicrono

Discos duros del futuro gracias al pigmento rojo de los Ferrari Roadster

Actualidad Informática. Discos duros del futuro gracias al pigmento rojo de los Ferrari Roadster. Rafael Barzanallana. UMU

La capacidad de almacenar datos de los discos duros ha crecido en un factor de 10.000 en los últimos 30 años gracias, entre otros avances, a la magnetorresistencia gigante(GMR), Premio Nobel Física 2007. Se publica en Science un nuevo avance, la GMR a temperatura ambiente en nanohilos moleculares de DXP (cada uno con un nanómetro de diámetro) incrustados en cristales de zeolita. El DXP es el pigmento utilizado por Ferrari para lograr el color rojo de la pintura de sus Roadster y no es una molécula magnética, pero se aprovecha el espín (momento magnético intrínseco) de sus electrones. Los electrones en la molécula no pueden moverse por ella (saltar de un átomo a otro, entre los átomos azules en la figura) cuando tienen el espín orientado en la misma dirección (lo prohíbe el principio de exclusión de Pauli) por lo que aparece una gran resistencia eléctrica. Sin embargo, al aplicar un campo magnético externo algunos espines cambian su dirección y los electrones pueden moverse por la molécula, bajando la resistencia. La conductividad cambia en un factor de 2000% (todo un récord comparado con el 600% de los materiales usados en los discos duros actuales) mostrando el fenómeno de GMR con una magnitud nunca vista antes (recuerda que la magnetorresistencia colosal es otra cosa). Más aún, este fenómeno se observa a temperatura ambiente. Por supuesto, todavía es muy pronto para ver discos duros basados en esta tecnología en el mercado. Como se almacenará la información en nanohilos es necesario usar la punta de un microscopio de fuerza atómica para leer y escribir, lo que complica mucho su incorporación a la tecnología actual de los discos duros. Pero tiempo al tiempo, la imaginación de los físicos y los ingenieros parece que no tiene límites. Este nuevo descubrimiento es como un Ferrari Roadster que nos lleva a toda velocidad hacia los discos duros del futuro. Nos lo cuenta Robert F. Service, “Hypersensitive Wires Feel the (Electromagnetic) Force,” ScienceNOW, 4 Jul 2013, siendo el artículo técnico R. N. Mahato et al., “Ultrahigh Magnetoresistance at Room Temperature in Molecular Wires,”Science Express, Jul 4, 2013 [DOI].

Ampliar en: Francis (th)E mule Science’s News

Discos duros Hitachi «inflados» con helio

Actualidad Informática. Discos duros  Hitachi

Hitachi Global Storage Technology (HGST) anunció el lanzamiento en 2013 de la producción masiva de discos duros que encierran helio. Menos denso que el aire, este gas aumentaría la capacidad de almacenamiento de los platos y la exactitud de las cabezas mientras se reduce el consumo de potencia del motor.

El helio se utiliza para volar  dirigibles, o cambiar el timbre de voz. Pero que sus propiedades pueden mejorar el rendimiento y reducir el consumo de energía de un disco duro. Esta hazaña la  logró alcanzar Hitachi Global Storage Technologies (HGST). Western Digital compró la división de  discos duros de Hitachi  que había investiado durante los últimos diez años sobre la aplicación de un disco duro «inflado» con helio. Pero ¿por qué usar el helio en el interior de una unidad de disco duro?

Este gas inerte tiene una densidad siete veces menor que la del aire. Sin embargo, es debido a que con el aire se alcanzan los límites de rendimiento de los discos y la densidad. Cuando los discos giran el aire crea una fricción que obliga a que los motores eléctricos consumen más energía. Este fenómeno de la fricción del aire dificulta la velocidad de lectura-escritura de las cabezas, evitando que se aumente adicionalmente la densidad de almacenamiento.

Con un gas menos denso, la fricción se reduce considerablemente. El helio por lo tanto se puede utilizar para gastar menos energía para hacer girar las bandejas.

Según los ingenieros de HGST, el ahorro energético puede ser de hasta un 23%. En una atmósfera de helio, el movimiento de las cabezas al ser más preciso, también es posible aumentar la densidad de los discos un 40% . Finalmente, el espacio entre los diferentes conjuntos se puede reducir para hacer sitio siete platos en un chasis de 3,5 pulgadas, en contra de lo habitual de cinco. Así, las unidades de disco duro tendrán una capacidad de almacenamiento de hasta 6 TB. En su comunicado de prensa, HGST incluso dice que el disco disipa 4 C menos que el modelo actual. Finalmente, siempre con la reducción de la fricción, es posible girar las bandejas más rápidamente y aumentar, de hecho, los flujos.

Al diseñar, el problema principal era persuadir  a los investigadores a desarrollar una carcasa completamente sellado para atrapar helio. De hecho, los discos duros no son herméticos. El aire debe ser capaz de penetrar en el interior de la caja de modo que la presión sea idéntica a la de la parte exterior.

El reto era crear una estructura suficientemente rígida para que no se someten a deformación causada por los cambios de presión. Finalmente, para producir esta serie de unidad de disco duro, todavía es necesario que el precio de producción y venta siga siendo razonable.

Sin embargo, este tipo de disco es ciertamente no es barato, aunque sólo sea por el alto costo del  helio. Al principio, debería ndestinarse al mercado de los centros de datos. Tal tecnología sería una buena manera de reducir significativamente el consumo de energía de estos centros. Según HGST, estos discos, de hecho, reducirían en 45% el número de vatios necesarios para 1TB.

Desarrollo de la primera unidad de disco duro IBM

Ephemera,  una película de IBM para promoción, en la que se examina el desarrollo de la primera unidad de almacenamiento en disco duro entre 1952 y 1956.

¿Cómo funciona unidad de disco duro de Seagate con tecnología HAMR?

Actualidad Informática. Grabación HARM con calor, en discos Seagate. Rafael Barzanallana

El calor como ayuda de la grabación magnética permite almacenar un terabit (un billón de bits) por pulgada cuadrada, lo que permite 60 terabytes en un disco estándar de 3,5 pulgadas para el año 2015.

Los discos hechos con la tecnología actual puede contener cerca de tres terabytes.

Ampliar información en: technology review

Unidad magnética de almacenamiento de datos más pequeña del mundo

Actualidad Informática. Almacenamiento magnético en átomos. Rafael BarzanallanaCientíficos de IBM y el German Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) han construido la unidad más pequeña del mundo de almacenamiento magnético de datos. Se utilizan sólo doce átomos por bit, la unidad básica de información, y almacena un byte (octeto) entero (8 bits) en tan sólo 96 átomos. Un disco duro moderno, en comparación, todavía necesita más de la mitad de mil millones de átomos por byte.

El equipo presentó su trabajo en la revista Science el 13 de enero de 2012. CFEL es una empresa conjunta del centro de investigación Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, en Hamburgo,  Max-Planck-Society (MPG) y la Universidad de Hamburgo. «Con CFEL los socios han establecido una institución innovadora en el campus de DESY,  investigaciones de alto nivel a través de un amplio espectro de disciplinas», dice el director de investigación de DESY Edgar Weckert.

Los datos de la unidad de almacenamiento nanométrica se construyeron átomo por átomo con la ayuda de un microscopio de efecto túnel (STM) en el Almaden Research Center de IBM en San José, California (EE.UU.). Los investigadores construyeron un patrón regular de los átomos de hierro, alinearlas en filas de seis átomos cada uno. Dos filas son suficientes para almacenar un bit. Un byte correspondiente consta de ocho pares de filas átomos. Se utiliza sólo un área de cuatro por 16 nanómetros (un nanómetro es una millonésima de milímetro). «Esto corresponde a una densidad de almacenamiento que es cien veces mayor en comparación con un disco duro moderno», explica Sebastián Loth de CFEL, autor principal del artículo publicado en Science.

Los datos se escriben y se leen de la unidad de almacenamiento con la ayuda de un STM. Los pares de filas de átomos tienen dos posibles estados magnéticos, en representación de los dos valores ‘0 ‘y ‘1’ de un bit clásico. Un pulso eléctrico en la punta del STM invierte la configuración magnética de uno a otro. Un pulso más débil  permite leer la configuración, aunque los imanes nanométricos actualmente sólo son estables a una temperaturade menos 268 grados celsius (cinco grados Kelvin). «Nuestro trabajo va mucho más allá de la tecnología actual de almacenamiento de datos», dice Loth. Los investigadores esperan que las matrices de unos 200 átomos han de ser estable a temperatura ambiente. Aún tendrá que pasar cierto tiempo antes de que los imanes atómicos pueden ser utilizados en el almacenamiento de datos.

Por primera vez, los investigadores han logrado dar trabajo a un tipo especial de magnetismo para el almacenamiento de datos, llamado antiferromagnetismo. A diferencia del ferromagnetismo, que se utiliza en los discos duros convencionales, los espines de los átomos vecinos dentro del material antiferromagnético son opuestos en alineación, haciendo que el material magnético sea neutro a un nivel superior. Esto significa que las filas de átomos antiferromagnéticos  pueden tener una separación mucho más cercana, sin interferir magnéticamente entre sí. De este modo, el científico logró empaquetar los bits a sólo un nanómetro de distancia.

«En cuanto a la reducción de componentes electrónico, queríamos saber si esto se puede conducir en el reino de los átomos individuales», explica Loth. Pero en vez de componentes existentes en el equipo optó por el camino contrario: «A partir de las cosas más pequeñas – los átomos individuales – hemos construido dispositivos de almacenamiento de datos de un átomo a la vez», dice el miembro del personal de investigación de IBM Andreas Heinrich. La precisión que se requiere está dominada por solo unos pocos grupos de investigación en todo el mundo .

«Hemos probado que tan grande que tenemos que construir nuestra unidad para alcanzar el reino de la física clásica», explica Loth, quien se mudó de IBM para CFEL hace cuatro meses. Doce átomos surgió como mínimo con los elementos utilizados. «Por debajo de este umbral, los efectos cuánticos borrar la información almacenada.» Si estos efectos cuánticos de alguna manera pueden ser utilizados para una densidad superior de almacenamiento de datos es actualmente un tema de intensa investigación.

Con sus experimentos, el equipo no sólo han construido la más pequeña unidad de almacenamiento magnético de datos, s ino que también han creado un banco de pruebas ideal para la transición desde la clásica a la física cuántica. «Hemos aprendido a controlar los efectos cuánticos a través de la forma y tamaño de las filas átomo de hierro», explica Loth, líder del grupo de investigación Max Planck research group ‘dynamics of nanoelectric systems’ en CFEL en Hamburgo y el Max-Planck-Institute for Solid State Research en Stuttgart, Alemania. «Ahora podemos utilizar esta capacidad para investigar cómo actúa la mecánica cuántica. Lo que separa a los imanes cuánticos de los imanes clásicos. ¿Cómo se comporta un imán en la frontera entre ambos mundos? Estas son preguntas interesantes que pronto podrían ser respondidas».

Un nuevo laboratorio de CFEL ofrece condiciones ideales para esta investigación, que  permitirá a Loth dar seguimiento a estas preguntas. «Con Sebastián Loth, uno de los principales científicos del mundo en materia de tiempo de resolverse la microscopía de efecto túnel se ha unido a CFEL», destaca el coordinador de investigación CFEL Ralf Köhn. «Esto se complementa perfectamente con nuestra experiencia existentes para la investigación de la dinámica de los sistemas atómicos y moleculares.»

Fuente: S. Loth, S. Baumann, C. P. Lutz, D. M. Eigler, A. J. Heinrich. Bistability in Atomic-Scale Antiferromagnets. Science, 2012; 335 (6065): 196 DOI: 10.1126/science.1214131

 

Disco duro de cinco megas, fabricado por IBM en 1956

El primer disco duro de la historia fue inventado por el fabricante estadounidense IBM  en el año 1956, o desarrolló para el primer ordenador comercial, el IBM 305 RAMAC.  El disco duro recibió la denominación de Ramac I, tenía una capacidad de cinco  Megaoctetos y su masa era más de una tonelada, y su tamaño era mayor que un frigorífico actual de doble puerta. Trabajaba con válvulas de vacío y además requería una consola separada para su manejo.

Actualidad Informática. Primer disco duro IBM, 5 megas, año 1956. Rafael Barzanallana

Unidades de grabación magnética asistida por calor

Durante años, los fabricantes de unidades de almacenamiento magnético discutieron sobre el futuro de su hoja de ruta. Algunos de ellos, liderados por Seagate, presionaron por HAMR; otros, dirigidos por Hitachi GST, pidieron un traslado a medios con patrones de bits.

Ambas tecnología están  destinadas a ofrecer discos que podrían almacenar múltiples terabits de datos en  unos pocos cm2 de espacio en disco.

Toshiba en la convención DISKCON afirma que ha encontrado una manera de utilizar la grabación perpendicular para llevar un terabit de información sobre una pulgada cuadrada de disco. Su demostración consistió en unidades de 2.5 pulgadas con 500 GB .

A principios de este año las dos partes en el debate de la hoja de ruta, en silencio, se reunieron fijando HAMR como su próximo paso. «Hay un consenso general en el gran cambio al menos dentro de tres años a la grabación perpendicular, así que los productos tradicionales se comercializarán hasta el año 2014 o 2015″, dijo Mark Geenen, presidente de IDEMA.

.»En algún momento antes de que -en 2015 – las empresas pueden hacer un primer lanzamiento de la nueva tecnología para probarlo en un entorno dado, aunque es típico de las empresas que una o dos lo harán antes de lo necesario», dijo Geenen .
Las novedades volverán a escena cuando HAMR se quede «sin gasolina». Pero eso no puede ser hasta 2020 o más allá, cuando los fabricantes de unidades están en una densidad superficial que se mida en múltiples terabits, dijo Geenen.

Actualidad Informática. Almacenamineto vertical con calor, HAMR. Rafael Barzanallana

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