تخزين البيانات البصرية خماسية الأبعاد

تُعدّ تقنية التخزين البصري خماسي الأبعاد (5D) زجاجًا نانويًا تجريبيًا لتسجيل البيانات الرقمية بشكل دائم باستخدام عملية كتابة ليزرية فائقة السرعة (فيمتوثانية) . ^{[ 1 ]} ويُطلق عليها أيضًا اسم " بلورة ذاكرة سوبرمان" ، نسبةً إلى بلورات الذاكرة الكريبتونية في سلسلة أفلام سوبرمان . ^{[ 2 ]} يمكن للأقراص التي تستخدم هذه التقنية تخزين ما يصل إلى 360 تيرابايت من البيانات ^{[ 3 ] [ 4 ]} (في أكبر حجم، أقراص 12 سم) لمليارات السنين. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} طوّر هذه التقنية البروفيسور بيتر كازانسكي من جامعة ساوثهامبتون ، وأثبتها تجريبيًا في عام 2013. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} قامت شركة SPhotonix بتسويق هذه التقنية تحت اسم "بلورة الذاكرة خماسية الأبعاد". وقد أجرت شركتا هيتاشي ومايكروسوفت أبحاثًا حول تقنيات التخزين البصري القائمة على الزجاج، تحت اسم " مشروع السيليكا" . ^{[ 12 ] [ 13 ]} 

يُعزى وصف "خماسي الأبعاد" إلى أن هذه الطريقة في التشفير، على عكس الكتابة على سطح ورقة ثنائية الأبعاد أو شريط مغناطيسي، تستخدم بُعدين بصريين وثلاثة إحداثيات مكانية للكتابة في جميع أنحاء المادة، مما أوحى بتسميتها "بلورة بيانات خماسية الأبعاد". ولا تتضمن هذه الطريقة أي خصائص غريبة ذات أبعاد أعلى . ويتألف ما يُسمى بالأبعاد الخمسة من حجم واتجاه وموقع البنى النانوية ثلاثية الأبعاد. ^{[ 3 ]}

تعتمد الفكرة على تخزين البيانات بصريًا في مواد شفافة غير حساسة للضوء ، مثل الكوارتز المنصهر ، الذي يتميز بثبات كيميائي عالٍ. وقد طُرح تسجيل البيانات باستخدام ليزر الفيمتو ثانية لأول مرة وتم إثباته عمليًا في عام 1996. ^{[ 2 ] [ 14 ] [ 15 ]} تتكون مادة التخزين من الكوارتز المنصهر، حيث تُستخدم الأبعاد المكانية والشدة والاستقطاب والطول الموجي لتعديل البيانات. ومن خلال إدخال جسيمات نانوية من الذهب أو الفضة مُدمجة في المادة، يمكن الاستفادة من خصائصها البلازمونية . ^{[ 2 ]}

بحسب جامعة ساوثهامبتون :

تحتوي الأقراص خماسية الأبعاد على أنماط دقيقة مطبوعة على ثلاث طبقات داخلها. وتختلف هذه الأنماط اختلافًا جذريًا باختلاف زاوية الرؤية. قد يبدو هذا ضربًا من الخيال العلمي، ولكنه في الواقع مجرد وهم بصري متقن. في هذه الحالة، تمثل الأبعاد الخمسة داخل الأقراص حجم واتجاه البنى النانوية بالنسبة لموقعها ثلاثي الأبعاد. ويعني مفهوم الأبعاد الخمسة أن القرص الواحد يحمل صورًا متعددة مختلفة تبعًا لزاوية الرؤية وتكبير المجهر المستخدم. باختصار، يحتوي كل قرص على طبقات متعددة من الصور على المستويين الميكروي والماكروي. ^{[ 16 ]}

يمكن قراءة البيانات المسجلة باستخدام مزيج من المجهر الضوئي والمستقطب. ^{[ 17 ]}

تم عرض هذه التقنية لأول مرة عام 2009 من قبل باحثين في جامعة سوينبرن للتكنولوجيا ^{[ 18 ]} ، وفي عام 2010 من قبل مختبر كازويوكي هيراو في جامعة كيوتو ^{[ 19 ]} ، ثم طُوّرت لاحقًا من قبل مجموعة بيتر كازانسكي البحثية في مركز أبحاث الإلكترونيات الضوئية بجامعة ساوثهامبتون ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} . وقد خضعت الأقراص المسجلة منذ ذلك الحين لاختبارات لمدة 3100 ساعة عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، وثبت أنها لا تزال تعمل بكفاءة تامة بعد عشر سنوات ^{[ 24 ] .}

طُوِّرت تقنية تخزين البيانات البصرية خماسية الأبعاد على يد بيتر كازانسكي، الأستاذ في مركز أبحاث الإلكترونيات الضوئية بجامعة ساوثهامبتون. وقد أثبت فريق البحث جدوى هذه التقنية تجريبياً في عام 2013. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} واستند هذا العمل إلى دراسات سابقة حول النقش بالليزر الفيمتوثانية على المواد الشفافة، والتي أُجريت في تسعينيات القرن الماضي وأوائل الألفية الثانية.

قامت شركة SPhotonix بتسويق هذه التقنية تحت اسم 5D Memory Crystal. وتُعرف عملية النقش بالليزر باسم FemtoEtch. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

قامت منظمات أخرى، من بينها هيتاشي ومايكروسوفت، بدراسة طرق تخزين بصرية مماثلة تعتمد على الزجاج. في عام 2016، تعاون مركز أبحاث مايكروسوفت كامبريدج مع جامعة ساوثهامبتون لإطلاق مشروع السيليكا، وهو مبادرة بحثية تهدف إلى توسيع نطاق التخزين خماسي الأبعاد لتطبيقات الأرشفة السحابية. شغل كازانسكي منصب الباحث الرئيسي في ساوثهامبتون. في عام 2019، نجح المشروع في ترميز واسترجاع فيلم سوبرمان (1978) على زجاج السيليكا. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

في عام 2018، استخدم البروفيسور بيتر كازانسكي هذه التقنية لتخزين نسخة من ثلاثية مؤسسة إسحاق أسيموف ، والتي تم إطلاقها إلى الفضاء على متن سيارة تسلا رودستر الخاصة بإيلون ماسك بالتعاون مع مؤسسة آرتش ميشن . ^{[ 30 ]}

في عام 2024، قام فريق كازانسكي بتشفير الجينوم البشري الذي يتكون من ثلاثة مليارات حرف ، ونقشه على قرص خماسي الأبعاد بحجم العملة المعدنية. ^{[ 31 ]} يتضمن القرص دليلاً مرئياً يشرح كيفية استخدامه، تكريماً للوحات بايونير التي وُضعت على متن مركبتي بايونير 10 وبايونير 11 الفضائيتين اللتين أُطلقتا عامي 1972 و1973 . وقد حُفظ القرص في أرشيف ذاكرة البشرية ، الموجود في أقدم منجم ملح في العالم في هالشتات، النمسا . ^{[ 31 ]}

في يوليو 2025، قامت شركة Good Old Games ، بالتعاون مع شركة SPhotonix، بترميز لعبة Heroes of Might and Magic III على بلورة خماسية الأبعاد. وبذلك أصبحت أول لعبة فيديو يتم حفظها بهذه التقنية. ^{[ 32 ]}

• تخزين البيانات البصرية ثلاثية الأبعاد – تخزين المعلومات بدقة ثلاثية الأبعاد 
• تخزين البيانات الهولوغرافية – تقنية تخزين البيانات 
• زجاج السيليكا – زجاج يتكون من السيليكا النقية. صفحات تعرض أوصافًا موجزة لأهداف إعادة التوجيه. 
• مخزن البيانات – مستودع لجمع البيانات وتخزينها وإدارتها 
• تخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي - عملية ترميز وفك ترميز البيانات الثنائية من وإلى خيوط الحمض النووي المصنعة 

• الموقع التسويقي لفريق البحث في ساوثهامبتون