Информационното общество и новите цифрови памети 5/5 (1)

Стамена Кавръкова-Георгиева

Abstract. Today, different scientific branches work toward creating mechanisms for long term storage for large information arrays. The new types of digital memory create a possibility for making new storage devices and an opportunity to develop other technologies. Some examples are holographic memory, writing information in DNA, nanolithography, nanotube-based memory and nanomagnet memory. This technological advance could create different benefits for humanity. Storing large amount of various information could lead to new industrial revolution and could give the science a chance for rapid development. Also, the opportunity to write down every aspect of out day to day life will help the next generation to understand us better.Apart from the benefits, the chance for unlimited storage could have some disadvantages. If someone rely on technology to “remember” everything for them, they will soon loose their ability to search properly, to assess information and their information literacy. Other than that, information is power, which in the wrong hands could turn to a dangerous weapon,Whether the humanity will be enslaved by technology or will continue on its path of self-improvement depends on how the future generations would handle the chance to store information

Keywords: information, information storage, digital memory, holographic memory, DNA memory, artificial intelligence, computer vision, information literacy

Още от зората на човешката цивилизация хората търсят начин да предадат и съхранят информацията, която получават от заобикалящия ги свят или от извършвани дейности. Докато в далечни времена това са били основно числа, нужни в счетоводството или статистиката (например за преброяване на населението, на добитъка, измерване на реколтата и др.), то с напредване на времето и появата на изкуствата, човек се опитва да съхрани емоции и спомени с цел да ги предаде на други индивиди или просто за развлечение.

Няма единно мнение за това какво е информацията, но днес все пак е безспорно, че тя, независимо от произхода и формата, трябва да се съхранява, за да се използва при необходимост и в подходящо време. Причините за съхранението на този ресурс също варират – от потребност, свързана с практикувана професия, до потребност, свързана с личния живот.

От съвременна гледна точка съществен е случаят, при който даден човек или група от хора се нуждае от допълнителни знания. В този случай наблюденията сочат, че дълготрайно се запазва само част от информацията, която има архивна стойност или която би послужила в бъдеще. В други случаи, масово разпространени днес, информацията се използва като бизнес ресурс. За част от хората тя служи като разменна монета, без значение дали мотивите им са в полза или вреда на обществото. Такива индивиди събират всякакви факти за заобикалящия ги свят и ги съхраняват – някой за архив на историята на нашата действителност, други го правят с цел разгласяването ѝ в момент, когато ефектът от нея ще е най-голям. С развитието на компютърните технологии и средствата за комуникация съхраняването на информация се свързва с развлечение, с чувство за сантимент – хората се стремят да запазят във вид на файлови изражения на своите спомени, които им напомнят за преживяното, за произведения на изкуството и продукт на човешката мисъл.

Независимо какви са подбудите зад желанието за трупане и пазене на цифрова информация, неоспорим факт е, че нейното количество нараства в глобален мащаб. Доказателство за това е производството на памети с все по-голям капацитет както за институциите, занимаващи се със събиране и обработване на информация, така и за частния потребител.

Новите цифрови памети и тяхното приложение

Един дял от науката, който е силно зависим от възможността за съхранение и бърз достъп до информация, е кибернетиката. Думата произхожда от гръцки език, където значението ѝ е свързано с управление или направляване, а за пръв път е използвана като термин от Норбърт Винър в книгата „Кибернетика или контрол и комуникация между живата материя и машината“[1] със значение на закони за предаване и съхраняване на информация, даване и получаване на обратна връзка както между живи организми, така и между органичната материя и техниката.

Част от тази наука се занимава с изследване на създаването и развиването на изкуствения интелект и по-конкретно способността на машините да анализират заобикалящата ги среда, да изчислят възможните изходи, произлизащи от дадена ситуация, да вземат решение и след това да запомнят този свой опит, превръщайки го в познание. По този начин те се самообучават, натрупвайки собствен опит, който да им служи като ориентир за това как да реагират в сходни ситуации в бъдещето.

http://bepnews.com/google-izkustven-intelekt-vyobrajenie/

За да може една машина да създаде достатъчно собствени „спомени“, които да ѝ позволят да се развива постоянно, тя трябва да е снабдена с памет, чиито физически и виртуален размер да не пречи на самата машина. В случай, че капацитетът на нейната памет е малък, тя ще има възможността да достигне само до базово ниво на развитие, без да може да продължи напред. Когато става дума за изкуствен интелект, който да може да се доближи до човешкия, не бива да бъдат допускани подобни пречки. Той трябва да има свободата да учи нови неща, да улавя възможно най-много от заобикалящия го свят и да съхранява тази информация с цел създаване на „спомени“, които в последствие да послужат за натрупване на опит.

Освен познатите на множеството потребители носители на цифрова памет – компактдиск, твърд диск, флаш стик, карта памет, съществуват други алтернативи, които предоставят нови и разширени възможности. Важно е да се отбележи, че когато се говори за „нови памети“ не винаги става въпрос за устройства, измислени през последните няколко години. В общия случай, това са технологии, за които идея съществува от десетилетия, но реализирането ѝ не е било възможно до момента поради някаква причина. Най-честите фактори за забавяне са прекалено висока цена на някой от компонентите, липса на ключово устройство, което не е добре развито или съществува само на теория, недостатъчно техническо осигуряване или теоретични познания.

В днешно време развитието на техниката не се мери с години, а с месеци и дори дни. Това прогресивно развитие позволява много от идеите, които не са били осъществими до момента, да се превърнат в реалност. По този начин на техническата сцена излизат нови устройства,  до преди това съществували само в научната фантастика, които биха дали тласък и на развитието на множество други технологии, обвързани с цифровата памет.

Холографска памет

Технологията за холографска памет за пръв път е предложена в началото на 60-те г. на 19. век от работещия за Полароид учен Питър ван Херден[1]. По начин на записване на информация, холографската памет прилича на оптичната – с помощта на лазер върху носителя се създават точки с различна отражателна способност, подобно на питовете на компактдисковете (CD). Съществена разлика обаче е това, че докато при CD лазерът пише директно върху дисковете, то при холографските носители лъчът бива разделен на две части. Едната половина, наречена основен лъч, минава през устройство, познато като пространствено-светлинен модулатор, което репрезентира цифровата информация под формата на картина със светли и тъмни пиксели. Другата половина, наречена референтен лъч първо се отразява от огледало, а след това се насочва към носителя на памет. Там, където  двете части се пресичат, се образува интерферентен модел на записа.

За да бъде извлечена впоследствие информацията, носителят на памет се осветлява с референтния лъч, използван при запис. При преминаването му през вече създадения интерферентен модел, лъчът се пречупва и пресъздава основния, който носи записа в себе си. За да се разчете, се използва елемент със зарядна връзка или зарядо-свързан прибор CCD, който превръща тъмните и светли пиксели в битове, за да може да бъде разчетена от компютъра и показана на потребителя по подходящ начин.

Едно от най-големите предимства на холографските носители на памет пред останалите видове е възможността за съдържателно-адресирано търсене, при което вместо да се търси информация, използвайки нейното местоположение върху носителя, се използва самата информация, за да се провери дали тя съществува върху носителя и къде точно се намира[2]. Това е възможно благодарение на факта, че както с референтния лъч се извлича основния, така и с помощта на основния може да се пресъздаде референтния, ако съществува запис на търсената информация.

Това свойство на холографската памет позволява използване на така нареченото размито търсене – търсене, което връща резултати не само на базата на зададената от потребителя ключова дума, но и на сходни на нея – членуване, множествено число или най-вероятни синоними[3]. В случая на холографската памет, ако последователността от битове, репрезентираща търсената информация може да бъде открита на няколко места, при осветяване с основния лъч биха се появили толкова референтни лъча, колкото са и съвпаденията. Интензитетът на всеки един от лъчите зависи от степента на съвпадение – колкото е по-близко до оригинала, толкова е по-ярък лъчът. Това би дало възможност за по-бързо и прецизно търсене в големи масиви от информация.

 Някои учени виждат потенциал във връзката между холографската памет и невронните мрежи – компютри, свързани в структура, която позволява работата им да наподобява тази на човешкия мозък, както и между холографската памет и компютърното зрение – способността на машините да обработват автоматично изображения, независимо дали са под формата на статични снимки или на видеоклипове, от реалния свят с цел извличане и използване на информация от тях.

 Способността на холографските устройства да използват размито търсене би спомогнало за доусъвършенстване на компютърното зрение, защото би му дало възможността да сравнява близки изображения или такива на един и същ обект, заснет от различни ъгли или под различна светлина. Тъй като скоростта, необходима за обработване на информацията е много висока, системата може да бъде „научена“ да разпознава множество различни обекти в реално време[4].

Пример за това е проведеният през 1995 г. в Калифорнийския технологичен институт експеримент на Алън Пу, Робърт Денкуолтър и Деметри Псатис[5]. Те използват холографска памет, за да накарат малък робот-кола да се придвижва из коридорите и лабораториите на една от сградите в кампуса. За целта върху робота е закрепена камера, а в паметта са записани близо 1000 изображения, с прикрепени към тях инструкции за маршрут. Докато роботът се движи, той изпраща изображенията от камерата в реално време с помощта на радиовръзка към компютъра, който ги сравнява с предварително записаните и когато намери съответствие, връща обратно инструкция за посока. Въпреки големия брой записани изображения, едва 53 са необходими, за да стигне роботът безпроблемно до крайната си цел. Това кара учените да са оптимистични, че технологията има бъдеще не само като хранилище за информация, но и като система за навигация и възможност за развитие на изкуствения интелект.

През 2016 г. учените от университета Саутхемптън правят нов пробив в холографския запис, успявайки да достигнат наново ниво[6]. Резултатът от тяхната разработка, започнала три години по-рано е превръщането на кварцов кристал в 5D холографски носител на информация, при който към познатите три измерения^[7] са добавени още две – големината на точките и тяхната ориентация. Така върху един диск може да се запише еквивалента на 75 000 DVD, а поради свойствата на кварца, на теория информацията би трябвало да бъде вечна, независимо от условията на околната среда.[8]

Тази технология е приложена на практика от фондацията Arch mission, които са си поставили за цел да създадат архив на човешкото знание. За запис те използват лазер с ултракъс пулс, с големина, измерима във фемосекунди, като до момента успяват да запишат 100 MB върху тънкия кварцов диск, чиито теоретичен капацитет е 360 TB.[9] Единствените причини, които спират фондацията да използва пълните възможности на технологията в момента, са скоростите на четене и запис, както и цената за мегабайт. Въпреки това, те очакват в бъдеще тези пречки да бъдат превъзмогнати.

Трудностите не отказват компаниите производители на носители на памет от идеята да направят холографската памет възможна за по-широк кръг от хора. Японската Optware и сдружението Holography System Development Forum, състоящо се предимно от азиатски производители работят усилено за създаването на холографски носител на памет, който да достигне масовостта на флаш паметите и компактдисковете. Създадени са планове за пускане на пазара на холографския вариант на DVD – HVD (Holographic Versatile Disk)[10] и нейната алтернатива холографската карта HVC (Holographic Versatile Card).[11]

Целият текст можете да прочетете тук

[1] BONSOR, K. “How Holographic Memory Will Work”. In: HowStuffWork [online] [viewed on: 02.04.2017] [Available from: http://computer.howstuffworks.com/holographic-memory1.htm].

[2] HAW, M. “Holographic data storage: The light fantastic”. In: Nature [online]. 2003, vol. 422 [Available from: https://www.nature.com/nature/journal/v422/n6932/index.html].

[3] “Fuzzy search”. [Available from: https://www.techopedia.com/definition/7356/fuzzy-search].

[4] HAW, Holographic data storage: The light fantastic [online] [Available from: https://www.nature.com/nature/journal/v422/n6932/index.html].

[5] PSALTIS, D., MOK, F. “Holographic memories”. In: Scientific American. 1995, vol. 273, issue 5.

[6] “Eternal 5D data storage could record the history of humankind”. In: University of Sauthampton [online] [viewed on: 02.04.2017] [Available from: Eternal 5D data storage could record the history of humankind].

[7] Височина, ширина, дълбочина (бел. авт.)

[8] PERKINS, C. “5D ‘Superman memory crystal’ heralds unlimited lifetime data storage”. In: PhysicsWorld [online] [viewed on: 02.04.2017] [Available from: http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/jul/17/5d-superman-memory-crystal-heralds-unlimited-lifetime-data-storage].

[9] “Frequently asked questions”. In: Arch Mission [online] [viewed on: 18.05.2018] [Available from: https://archmission.org/faq/].

[10] “The world’s first movie recording on a preformatted holographic disc. Optware demonstrated playing back digital movies stored on its Holographic Versatile Disc^TM”. In: Optware [online] [viewed on: 02.04.2017] [Available from: https://web.archive.org/web/20041009144100/http://www.optware.co.jp/english/what_040823.htm].

[11] NAZU, T. “Optware to Release 30 GB Holographic Card for Less than $1 at the End of 2006”. In: XTech.

WIERNER, N. Cybernetics:or the control and communication in the animal and the machine, 1948,.