و عندما تُظهر صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية في التدفق التجاري لشبكة 6 جي حوالي 2030، فإن مراكز البيانات تواجه تحدياً أساسياً: الحاجة إلى تخزين البيانات واستردادها وتجهيزها بسرعة وقدرات ذاتية تُقلص متطلبات مركز الذاكرة 5G.

Emerging Storage Technologies for 6G

سباق تطوير حلول التخزين القادر على تطابق معدلات البيانات المزروعة بـ 6 جي قد حفز الابتكار عبر الجبهات المتعددة لا توجد تكنولوجيا واحدة من المحتمل أن تهيمن عليها

نظم الذاكرة المتجانسة

إن مقومات الذاكرة المتجانسة تجمع بين أنواع متعددة من الذكريات مثل DRAM، وميض NAND، وظهور ذكريات غير قابلة للاشتعال (مثلاً، إنتل أوبتان، على الرغم من توقفها، فإن مفاهيمها ترتكز على سحابة سامسونغ، وخلفيات ميكروينز XPoint، وترددات على RAM) - لإيجاد مجموعة موحدة من البيانات ذات التكلفة القصوى.

وتشمل الابتكارات الرئيسية النهج القائمة على المقارنة في الذاكرة، ونهج المعالجة النابعة من الناظرة، التي تقلل من حركة البيانات عن طريق تنفيذ عمليات مباشرة داخل التخزين أو المتاخمة له، وهذا يخفض بدرجة كبيرة من الكفاءة واستهلاك الطاقة، أما بالنسبة لمراكز البيانات ذات الصلة بالتنوع البيولوجي، فإن نظم الذاكرة المتباينة تُنشر بالفعل في إطار قنوات الوصلات الحاسوبية العالية الأداء (HPC Express) وAI (GL).

التخزين الضوئي والترابط

وفي حين أن التخزين البصري يرتبط عادة بالمحفوظات الطويلة الأجل (مثلاً، Blu-ray)، فإن التكنولوجيات البصرية الجديدة آخذة في الظهور لتسجيل البيانات واسترجاعها بسرعة عالية، ويمكن أيضاً تخزين البيانات الهووغرافية، مثلاً، كتابة وقراءة الملايين من القطع في وقت متوازي باستخدام شعاع ليزر واحد، مما يتيح الكثافة النظرية لعدد من العصي على كل قرص وعلى أساس معدلات نقل البيانات تتجاوز عشرة أشرطة بحثية.

أكثر من ذلك، الوصلات البصرية تحول كيفية ربط التخزين داخل مراكز البيانات، ويمكن للمرورات الصوتية ومزودات المركبات البصرية أن تنقل البيانات على مسافات مئات الأمتار في كل الممر، مما يتيح مجمعات تخزين مصنّفة مخصّصة دينامياً للرموز المحتوية على التخزين، وبالنسبة لشبكات الغازات الضوئية، ستكون البرمجيات الأساسية للتحكم في مسارات السير الضوئية

التخزين الكمي

ويمكن للذاكرة الكميـة أن تتحـول وتفتـرض لتخزين واسترجاع الدول التي تعد دولاً أساسية لشبكات الكميـة، وفي نهاية المطاف مراكز البيانات ذات الكميـة المعززة، وفي حين أن المحركات الكمـية العملية للغرفة لا تزال بعيدة كل سنة، فإن التقدم في مراكز شاغرة الماس - النيتروجين، والآبار المحصورة، والبلورات ذات الطول النادر قد أنتجت.

والمضاربة هي مقترحات لنظم التخزين الهجينة الكميّة، حيث يستخدم جهاز التحكم الكلاسيكي أجزاء كمية لخلق الترميزات الكثيفة التي تحزم بشكل فعال بيانات كلاسيكية أكثر لكل خلية، أما النظام الدولي للدموع والبعض الآخر فيستكشف " الذاكرة الكمي للبيانات الكلاسيكية " كوسيلة لتكثيف القدرة الفعالة، وحتى إذا ظل التخزين الكمي الكامل بعيدا عن العقد، فإن تطويره سيؤثر على مراكز الهندسة المعمارية في المستقبل

أهم سمات تخزين الجيل القادم

ولتلبية الاحتياجات من المواد 6 زاي، يجب أن تظهر النظم الفرعية للتخزين عدة خصائص غير قابلة للتفاوض، وتتجاوز هذه السمات القدرة الخام وتؤثر على الأداء والكفاءة والقدرة على التكيف.

السرعة العالية جدا لنقل البيانات

أول وأكثر المتطلبات وضوحاً هي القفز، معدل الذروة في 6 جي من الوعود، وقطع كل وصلة يعني أن محطة قاعدية واحدة يمكن أن تولد حركة المرور التي تشبع كامل نظام التخزين، وجهاز تخزين الجيل الثاني، وأجهزة التخزين الجيل القادم يجب أن تدعم السلاسل الشاملة للقطع الأرضية المتعددة، وأجهزة الدفع الوطنية للمركبات التي تتجاوز نطاق الـ 7-14

منخفض

تطبيقات من نوع (العملية من بعد) و(هولوغرافيا) في الوقت الحقيقي و(العملية الذاتية) تتطلب متأخرات نهاية إلى (أوروبا) الثانية و(ميللي) الثانية

Scalability

ومن المتوقع أن ينمو عدد شبكات النقل من مركز البيانات من 50 إلى آخر مقارنة بـ 5 زاي. ويجب أن تُقَيِّم نظم التخزين على مستوى القدرات والأداء دون أن تضرب أسقف النطاقات أو القدرات.

كفاءة الطاقة

وتصل نسبة الكهرباء في مراكز البيانات إلى نحو ١,٢ في المائة من الكهرباء العالمية؛ و٦,٣ في المائة في حالة عدم معالجة الكفاءة، و٥٣ في المائة من ميزانية مركز البيانات للطاقة، يجب أن تصبح أكثر فعالية، و٥ في المائة في حالة وجود كشافة في المنطقة، ولا سيما في حالة الكتل الجليدية ومركبات الكربون الكلورية فلورية )الزنزانة ذات المستوى الأعلى( تقلل الطاقة.

الأثر على مراكز البيانات التابعة لمجموعة الـ 6

وستعيد هذه السلف التخزينية أساساً تشكيل تصميم مراكز البيانات والعمليات وأنواع عبء العمل التي تدعمها.

التعجيل بتجهيز البيانات وتحليلها

ومع وصول نطاقات التخزين إلى التراب في الثانية، وتقل معدلات الارتحال إلى ثانيتين من نوع النانو، يمكن إنجاز خطوط أنابيب تحليل البيانات التي استغرقت ساعات في دقائق، كما أن المعالجة الفورية لقياسات الشبكة عن بعد، وسلوك المستخدمين، وبيانات الاستشعار البيئية تصبح عملية في نطاق 6 زاي، ويمكن تحويل البحيرات البيانات إلى مستودعات نشطة ومتدفقة حيث تستمد الرؤى من الصيانة الشخصية.

تعزيز الدعم للتعلم في مجال المعلومات المسبقة عن علم والآلات

التدريب والإسناد من بين أكثر أعباء التخزين طلباً، نماذج التعلم الآلي الحديثة مثل نماذج اللغات الكبيرة التي تحتوي على تريليونات من البارامترات، تتطلب مجموعات بيانات ضخمة يجب أن تُحلق بسرعة بين أجهزة التخزين وأجهزة التخزين المُغلقة، و قد تُزيل الاختناقات من جهاز التخزين من الدرجة الأولى إلى الثانية، مما يسمح لمجموعات أجهزة التخزين من أجل تحقيق الاستخدام المُقارن.

تحسين الموثوقية والأمن

ويضم الجيل القادم عملية تشفير معدات، وقطع الأخشاب المحتوية على مقياس للخسائر، ورموز تصحيح الأخطاء المتقدمة التي يمكن أن تنجو من حالات الفشل المتعددة، حيث أن 6G التي تدعم التطبيقات التي تنطوي على أهمية خاصة في البعثات، يجب أن يكفل التخزين سلامة البيانات حتى في ظروف متطرفة، كما أن التكنولوجيات مثل التوزيع الرئيسي الكمي المدمج في التخزين الكمي ستوفر مستويات غير مسبوقة من الأمن بالنسبة للبيانات المخزنة.

استخدام الفضاء الفيزيائي والطاقة استخداما أكثر كفاءة

ويمكن أن تحزم نظم المحفوظات البصرية التي تزيد كثافة الأرض فيها عن أي وقت مضى، مع التبريد السائل لكل من الحواسيب والمخزن، مراكز البيانات، أن تقلل من البصمات المادية، مع إبقاء استهلاك الطاقة في موضع المراقبة، كما يمكن نشر مراكز البيانات النموذجية الجاهزة التي تُرفع إلى مستوى تدفق الهواء وتوزيع الطاقة بسرعة، بدلا من ذلك، لتلبي الجداول الزمنية الإضافة 6G.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وعلى الرغم من التكنولوجيات الواعدة في الأفق، يجب التغلب على عدة عقبات قبل نشرها على نطاق واسع في 6 جي من مراكز البيانات.

تعقيدات التصنيع

ويشتمل إنتاج مصباح لاند مع 300 طبقة + على مئات خطوات العمليات، ولا تزال معدلات الغلة تحد، ويحتاج التخزين الضوئي، سواء كان مطوّرا أو مبنيا على أجهزة القياس الجزئي، إلى مواءمة دقيقة ومواد يمكن أن تصمد أمام دورات القراءة والكتابة المتكررة دون تدهور، كما أن أجهزة التخزين الكمي، مثل تلك التي تستخدم مراكز الأشعة، وبلورات الماس الخالية من العيوب التي تنمو في ظروف شبه متطرفة.

اعتبارات التكاليف

فتقنيات التخزين الجديدة باهظة التكلفة في البداية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تكلف الإدارة المستدامة للمستوى المؤسسي 5-10x لكل غيغابايت مقارنة بميض النادر، وفي حين أن التكاليف ستنخفض مع الحجم والمنافسة، يجب على مشغلي مراكز البيانات أن يبرروا القسط اللازم لحجم العمل البالغ 6 فئات، كما أن خدمات التليفزيون والهيد والهيد والهيد والهيد والرأسي الكبير يجب أن تنسق بين كلو.

التكامل مع الهياكل الأساسية القائمة

ولا توجد مراكز بيانات لنشر الحقول الخضراء؛ بل يجب أن تدمج التخزين الجديد مع الخواديم والشبكات والبرامج الإدارية القائمة، وقد يكون من الضروري أن تتوافق مع نظام PCIe Gen5/Gen6, CXL, NVMe-oF، وسرعة الشبكة الكهربائية من 800 حاسوب محمول؛ ونظام GbE، ونظام التشغيل الآلي، وأجهزة الفرز المصنّف المصنّف، وقواعد البيانات، تستكمل لاستغلال بواسطة نظام التشغيل الثابت.

الموثوقية والتحمل

كما أن تكنولوجيات التخزين ذات الوجهة العليا، ولا سيما تلك التي تستخدم مواد جديدة، يجب أن تثبت الموثوقية على مدى سنوات عديدة من التشغيل، وأن الوميضات الوطنية لها دورات محدودة من البرامج/الدراسات؛ وأن تكون قدرة السحب على الدفع أقل من ذلك، وأن تكون وسائل الإعلام المتاحة للتلف التي تسببها الليزر دورات محدودة من إعادة الطقوس، وأن معدلات الخطأ في التخزين الكمي لا تزال مرتفعة، إلى أن تتم تسوية هذه المسائل عن طريق تصحيح الأخطاء الشديدة، وترتدى،

الاتجاهات المستقبلية

وتطلعاً إلى المستقبل، فإن تقارب التخزين والتواصل والحساب سينتج "تخزين حواسيب" حيث تُدمج الاستخبارات في كل جهاز، والمشاريع المشتركة مثل كونسورتيوم التخزين المحوسب تُحدّد معايير التشغيل الموحدة للسماح بسحب الطلبات، وفي الإطار الزمني المحدد بستة جي، قد نرى ظهور نظم تخزين ذاتية التشغيل تُؤدّي تلقائياً إلى التعادل، والتصويب، والطريقة الحقيقية لتحليلات.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن إدماج وصلات بصرية لاسلكية (البصريات الفضائية الخالية) في مجال الاتصالات المتعلقة بالتخزين من الرف إلى المسار يمكن أن يزيل الاختناقات في التخزين، وسيتيح إعادة الإرسال الكمي في نهاية المطاف ربط التخزين الكمي عبر مراكز البيانات، كما أن أجهزة المعايير مثل المعهد الوطني للاستقلال الفضائي الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية ومؤسسة التمويل المشترك تقوم بالفعل بوضع الأساس لوصلات تخزين 6G-era، ولكن مع وجود صناعة بحثية متضافرة.

لمزيد من القراءة، استشارة IBM ]next-generation memory and storage research ]، مشروع المقارنات المفتوحة ] مواصفات التخزين المفصلة ]، وآخر JEDEC NAND و SCM standards .