تم تطوير طريقة ثلاثية الأبعاد لتخزين البيانات في ثلاثة أبعاد

طورت جامعة فوجيان نورمال طريقة ثلاثية الأبعاد لتخزين البيانات في ثلاثة أبعاد. لديها كثافة تسجيل أعلى وحماية أفضل للمعلومات.

محرك الأقراص الثلاثية الأبعاد في حد ذاته ليس جديدًا. إنها عبارة عن لوحة بوليمر لا يحرق فيها الليزر حفرًا على السطح، كما هو الحال في القرص الضوئي، ولكنه يخلق صورة ثلاثية الأبعاد عبر السماكة بأكملها. تتمثل خبرة الباحثين الصينيين في أنهم يجمعون بين ثلاث خصائص للضوء – السعة والطور والاستقطاب، بحيث يمكن أن يحتوي كل بكسل على 27 حالة.

“في أنظمة الذاكرة المجسمة التقليدية، يتضمن التشفير عادةً بُعدًا واحدًا فقط للضوء، مثل السعة أو الطور، أو، في أحسن الأحوال، يجمع بين اثنين منهم. استخدمنا شبكة عصبية تلافيفية للقراءة، مما جعل من الممكن استخدام الاستقطاب كبعد معلوماتي مستقل،” يوضح قائد فريق البحث تان شياودي.

في أنظمة الذاكرة المجسمة، يتم تخزين المعلومات على شكل صفحات يتكونها الضوء. للكتابة، يجب تشفير البيانات الرقمية؛ عند القراءة، يجب فك تشفيرها.

على الرغم من أنه من الناحية النظرية يمكن استخدام الخصائص المتعددة للضوء لتشفير المزيد من البيانات في صفحة واحدة، إلا أن هذا الأمر صعب من الناحية العملية. ولحل هذه المشكلة، عمل الباحثون منذ فترة طويلة على تحسين أساليب التصوير المجسم لاستقطاب التوتر، مما يجعل من الممكن استعادة حالة الاستقطاب المسجلة في الصورة المجسمة.

وكانت النتيجة مخطط ترميز التعديل ثلاثي الأبعاد الموضح في المجلة بصري. يسمح بتشفير السعة والمرحلة والاستقطاب في مجال بصري باستخدام مُعدِّل الضوء المكاني أحادي الطور.

يعد فك تشفير مثل هذا المزيج ثلاثي الأبعاد مهمة صعبة، نظرًا لأن المستشعرات تسجل فقط شدة الضوء ولا يمكنها قياس الطور والاستقطاب بشكل مباشر.

تمت معالجة هذه المشكلة من خلال تطبيق نظرية التصوير المجسم لاستقطاب الموتر وتصميم نموذج شبكة عصبية تلافيفية قادر على استخلاص المعلومات ثلاثية الأبعاد في وقت واحد مباشرةً من صور حيود الكثافة. يتم تدريب الشبكة العصبية على قراءة السعة والطور والاستقطاب من صورتين: إحداهما مأخوذة بمستقطب عمودي والأخرى بدونه.

اختبر الباحثون نتائجهم النظرية من خلال بناء إعداد تجريبي مدمج لتسجيل وإعادة بناء مجال بصري مشفر في وسط حساس للاستقطاب.

“بشكل عام، أظهرت نتائجنا أن التشفير المشترك متعدد الأبعاد يزيد بشكل كبير من كمية المعلومات المخزنة على صفحة ثلاثية الأبعاد واحدة، وبالتالي زيادة كثافة التسجيل”، يلخص تان. – يقلل فك تشفير الشبكة العصبية المتزامن من الحاجة إلى قياسات معقدة وإعادة البناء خطوة بخطوة، مما يسمح بقراءة وفك تشفير أكثر كفاءة. وهذا يفتح طريقًا عمليًا لإنشاء أنظمة ذاكرة ثلاثية الأبعاد ذات سعة ونطاق ترددي عاليين.

ووفقا له، فإن هذا حتى الآن مجرد عرض يؤكد جدوى التكنولوجيا، وهناك طريق صعب وطويل للغاية أمام التسويق التجاري. ومن المخطط زيادة عدد مستويات تدرجات التشفير ودمج النظام مع طرق تعدد الإرسال الحجمي لتنظيم تسجيل متعدد الصفحات ومتعدد القنوات.