클라크 존슨 그는 3살 때부터 과학자가 되고 싶었다고 말합니다. 8살 때 그는 선물로 받은 전신 제작 키트에 싫증이 나서 전화기로 용도를 변경했습니다. 12살 때 그는 가장 기본적인 수준에서 사물이 어떻게 작동하는지 이해하고 싶었기 때문에 물리학을 공부하기로 결정했습니다.
존슨은 “당시 나는 물리학자들이 신의 왼쪽 귀에 조율되어 있다고 잘못 생각했다”고 말했다.
클라크 존슨
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1950년 19세에 물리학 학사 학위를 취득한 후 미네소타대학교 트윈시티대학원 진학을 계획하고 있던 중, 대학 물리학과장으로부터 전화를 받았습니다. 3M‘에스 연구개발실 채용 제안으로. 자신의 손으로 일을 하겠다는 약속에 유혹을 받은 Johnson은 미네소타 주 세인트 폴에 있는 회사 시설에서 물리학자의 역할을 수락했습니다. 이로써 전기 엔지니어, 발명가 및 기업가로서 70년 이상의 경력이 시작되었습니다. 그것은 오늘날까지 계속되고 있습니다.
IEEE Life Fellow인 Johnson은 IEEE Life Fellow의 정회원입니다. IEEE 자기학회 1983년부터 1984년까지 회장을 역임했습니다.
그는에 있었다 과학위원회 미국의 하원그 후 ARPA(Advanced Research Projects Agency)에 채용되어 MIT의 연구를 지원하도록 배정되었습니다. 커뮤니케이션 정책 연구 프로그램그곳에서 그는 발전에 기여했다. HDTV.
그는 계속해서 발견을 도왔습니다 웨이브 도메인 매사추세츠주 몬슨에서 Johnson과 그의 Wave Domain 공동 작업자는 구식 사진 기술을 사용하여 저에너지 사용, 변조 방지 방식으로 보관 데이터를 저장하는 정재파 저장(SWS) 시스템인 최신 발명품에 대해 6개의 특허를 받았습니다. .
3M, HDTV, 그리고 다채로운 경력
3M은 Johnson의 창의력을 발휘할 수 있는 좋은 기반이 되었습니다.
“당신이 좋아하는 일에 시간의 15%를 쓸 수 있습니다.”라고 그는 말합니다. “회사 사장은 새로운 아이디어는 무에서 나오는 것이라고 믿었고, 여기저기 둘러보면 유용한 아이디어를 발견할 수도 있었습니다.”
존슨은 주변을 둘러보며 오디오 테이프 카트리지 개발에 기여했고, 스카치라이트도로, 표지판 등에 보이는 반사 필름입니다.
1989년에 그는 IEEE 의회 펠로우. 그는 대표님과 함께 일하기로 결정했습니다. 조지 브라운 주니어캘리포니아 중부 42지구를 대표하는 민주당 의원입니다. 브라운은 하원의 주요 의원이었습니다. 과학, 우주, 기술위원회거의 모든 비국방 및 비건강 관련 연구를 감독합니다.
Johnson은 “아마도 내 인생에서 가장 흥미진진한 한 해였을 것입니다.”라고 말합니다.
과학위원회에서 그는 만났습니다. 리차드 제이 솔로몬MIT 통신 정책 연구 프로그램 부국장으로 비디오 및 통신 문제 위원회에서 증언했습니다. 솔로몬의 배경은 다양합니다. 그는 1960년대 초에 물리학과 전기공학을 공부했습니다. 브루클린 폴리테크닉 그리고 일반 과학 뉴욕대학교. 1969년 MIT 연구원이 되기 전에 그는 다양한 직책을 맡았습니다. 그는 과학 사진에 관한 잡지를 운영했고, 도시 계획과 교통에 대한 컨설팅을 제공하는 사업을 설립했습니다. 그는 교통 계획에 관한 4권의 교과서를 집필했으며 그 중 3권은 미국 토목공학회. 이 잡지에서 솔로몬은 미래의 발명품에 유용할 것으로 밝혀진 신비롭고 오랫동안 잊혀진 19세기 사진 프로세스에 대한 통찰력을 얻었습니다.
존슨과 솔로몬은 기차에 대한 관심을 공유하면서 결속을 맺었습니다. Johnson의 개조된 Pullman 자동차는 미국 대륙을 횡단하여 약 850,000마일을 주행했습니다.클라크 존슨
Johnson과 Solomon은 기차에 대한 공통 관심사를 클릭했습니다. 그들이 만났을 때 존슨은 컬럼비아 특별구에 주차된 철도 차량을 소유하고 있었습니다. 유니언 스테이션그리고 그는 2019년에 자동차를 판매하기 전에 이 차를 사용하여 약 850,000마일을 여행하면서 북미 전역을 이동했습니다. Johnson과 Solomon은 개조된 Pullman 자동차를 타고 많은 여행을 공유했습니다.
이제 그들은 변조 방지, 에너지 비용 제로 매체에 빅 데이터를 저장하는 새로운 방법의 공동 작업자입니다.
솔리드 스테이트 드라이브 및 하드 디스크와 같은 기존 저장 장치는 유지하는 데 에너지가 필요하고 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있지만 존슨은 자신과 솔로몬 및 공동 작업자가 개발한 기술은 사실상 에너지가 필요하지 않으며 대부분의 조건에서 수세기 동안 그대로 유지될 수 있다고 말합니다.
최신 프로젝트를 공동 작업하기 오래 전에 Johnson과 Solomon은 또 다른 주목할만한 노력인 HDTV 개발에 협력했습니다. 이 프로젝트는 의회 과학위원회에서의 작업을 통해 시작되었습니다.
1980년대 후반, 일본의 엔지니어들은 아날로그 고화질 TV 시스템을 개발하기 위해 노력하고 있었습니다.
“과학위원회의 상사는 ‘우리는 일본이 이런 일을 하게 놔둘 수 없습니다. 이 모든 디지털 기술과 디지털 컴퓨터가 있습니다. 우리는 이 일을 디지털 방식으로 해야 합니다.’라고 Johnson은 말합니다.
이로 인해 자금 지원을 받는 공동 프로젝트가 탄생했습니다. NASA 및 ARPA(현대의 전신) 다르파). 존슨의 과학 위원회 임기가 끝난 후, 그와 솔로몬은 공동 작업에 참여한 MIT 팀에 합류했습니다. 이후 지배적인 TV 기술이 될 기술을 개발하면서 Johnson과 Solomon은 광학 분야의 전문가가 되었습니다. 함께 일하기 폴라로이드, IBM그리고 필립스 1992년에 팀은 세계 최초의 디지털, 프로그레시브 스캔, 고화질 카메라 연례에 전국방송인협회 회의.
뜻밖의 발견
2000년경, 클라크와 솔로몬은 새로운 동료와 함께 에릭 로젠탈NASA와 미국에서 독립 컨설턴트로 일하기 시작했습니다. 국방부. Rosenthal은 연구 개발 담당 부사장이었습니다. 월트 디즈니 이매지니어링 시청각 시스템 엔지니어링 총괄 관리자 ABC 텔레비전 Clark과 Solomon과 힘을 합치기 전에.
DARPA가 자금을 지원하는 프로젝트를 수행하는 동안 솔로몬은 우연히 100년 된 광학 교과서의 한 페이지를 우연히 발견했습니다. 저명한 물리학자가 개발한 방법을 설명했습니다. 가브리엘 리프만 ~을 위한 컬러 사진 제작. 필름이나 염료를 사용하는 대신 Lippmann은 특별히 제조된 할로겐화은 에멀젼으로 코팅된 유리판을 사용하여 사진을 만들었습니다.
밝고 햇빛이 비치는 장면에 노출되면 유리 뒷면의 수은 기반 거울 코팅에 빛의 전체 스펙트럼이 반사됩니다. 감지된 색상의 유제층 내부에 정재파를 생성했습니다. 정상파의 가장 밝은 부분에 있는 은 알갱이들은 마치 그들이 본 정확한 색상을 기억하는 것처럼 산화되었습니다. (스펙트럼의 빨간색, 녹색, 파란색 부분만 저장하는 전통적인 컬러 사진 및 텔레비전과는 완전히 대조적이었습니다.) 그런 다음 화학적 처리로 산화된 할로겐화은 알갱이가 검게 변하여 광파가 매질에 각인되게 되었습니다. 조작이 거의 불가능한 방식입니다. 리프만은 다음을 받았다. 1908년 노벨 물리학상 그의 일을 위해.
Lippmann의 사진 기술은 이미지를 복제하거나 인쇄할 수 있는 실용적인 방법이 없었기 때문에 상업적인 성공을 거두지 못했습니다. 그리고 당시 유제는 매체에 제대로 각인되기 위해서는 극도로 밝은 빛이 필요했습니다.
그럼에도 불구하고 솔로몬은 결과로 얻은 이미지의 내구성에 깊은 인상을 받았습니다. 그는 보관 목적으로 정보를 저장하는 기술을 사용할 가능성을 인식한 동료들에게 프로세스를 설명했습니다. 존슨은 보았다 리프만의 오래된 사진 에 사진 박물관스위스 로잔에서 그는 100년이 넘었음에도 불구하고 색상이 선명하고 강렬하게 나타나는 것을 발견했습니다.
할로겐화은 방법은 솔로몬에게 고착되었고, 2013년에 그와 존슨은 리프만의 유제 사진 기술로 돌아왔습니다.
Johnson은 “우리는 색상에 대해 알고 있는 모든 정보를 어떻게 활용하고 어떤 용도로 사용할 수 있는지에 대해 이야기하게 되었습니다.”라고 말했습니다.
우주와 육지의 데이터
로젠탈이 방문하는 동안 국제 우주 정거장 2013년 앨라배마주 몽고메리에 있는 본부에서 한 최고 과학자는 “‘스테이션에 저장된 데이터는 우주선에 의해 24시간마다 삭제된다'”고 Rosenthal은 회상합니다. “’그리고 우리는 데이터를 계속해서 계속해서 다시 작성해야 합니다.” 우주선과 태양 플레어는 전자 부품을 손상시켜 하드 디스크와 기타 기존 데이터 저장 시스템에 오류를 일으키거나 완전히 삭제될 수 있습니다.
Rosenthal, Johnson 및 Solomon은 적절하게 처리된 할로겐화은 사진이 핵폭발로 인한 전자기 펄스를 포함한 그러한 위험으로부터 면역된다는 것을 알고 있었습니다. 연구팀은 리프만의 사진 유제를 새롭게 조사했습니다.
전문 사진작가이자 사진 유제 제작 전문가인 솔로몬의 아들 브라이언 솔로몬(Brian Solomon)도 수십 년이 지나면 색이 바래기 시작하는 기존 염료 기반 컬러 사진의 내구성에 대해 우려했습니다.
팀은 흥미로운 아이디어를 내놓았습니다. Lippmann의 사진이 얼마나 내구성이 있는 것으로 보였는데, 유사한 기술(아날로그 이미지를 만드는 것이 아니라 디지털 데이터를 저장하는 데)을 사용할 수 있다면 어떨까요? 따라서 최신 엔지니어링 작업이 시작되었습니다. 즉, 덮어쓸 필요는 없지만 단순히 보존하고 가끔 읽는 데이터인 보관 데이터의 저장 방식을 변경하는 것입니다.
정재파 저장 기술은 밝은 LED를 젤라틴에 있는 은 알갱이의 특별히 제조된 유제에 비추는 방식으로 작동합니다. 빛은 기재층(공기일 수 있음)에서 반사되어 유제에 정재파를 형성합니다. 정재파는 은 알갱이의 최고점을 산화시키고, 화학 공정을 통해 산화된 은 알갱이를 검은색으로 변화시켜 매체에 색상 패턴을 각인시킵니다. 웨이브 도메인
기존에 저장된 데이터는 여러 개의 복사본을 만들거나 지속적으로 다시 작성하여 보호되는 경우가 있다고 Johnson은 말합니다. 하지만 이 기술에는 에너지가 필요하고 노동 집약적일 수 있습니다.
육지에 저장해야 하는 데이터의 양도 기하급수적으로 늘어나고 있습니다. 데이터센터와 기타 인공지능 인프라 시장은 매년 44%씩 성장하고 있다. 데이터 브리지 시장 조사. 일반적으로 사용되는 하드 드라이브 및 솔리드 스테이트 드라이브 전력을 좀 소모하다사용하지 않을 때에도 마찬가지입니다. 드라이브의 대기 전력 소비량은 드라이브당 0.05~2.5와트 사이입니다. 그리고 데이터 센터에는 계속 작동하는 데 엄청난 양의 전력이 필요한 엄청난 수의 드라이브가 포함되어 있습니다.
Johnson은 오늘날 데이터 센터에 보관된 데이터의 약 25%가 사실상 보관용이므로 덮어쓸 필요가 없다고 추정합니다.
한 번 쓰면 영원히 읽는 기술
기술 Johnson, Solomon 및 협력업체 발전했다 아카이브 애플리케이션을 위한 기존 데이터 스토리지의 에너지 요구 사항과 취약성을 극복할 것을 약속합니다.
디자인은 Lippmann의 아이디어를 바탕으로 만들어졌습니다. 아날로그 사진을 찍는 대신, 팀은 약을 나누어서 촬영했습니다. ium을 픽셀로 변환합니다. 유화 전문가의 도움으로 이브 젠텟그들은 Lippmann의 유제 화학을 개선하여 각 픽셀 위치에 더 민감하고 여러 파장을 저장할 수 있도록 노력했습니다. 최종 유제는 할로겐화은과 극도로 경화된 젤라틴의 조합입니다. 그들의 기술은 이제 각 픽셀에 최대 4개의 서로 다른 협대역 중첩 색상을 저장할 수 있습니다.
정재파 저장 기술은 각 픽셀 위치에 가능한 32개 색상 중 최대 4개 색상을 저장할 수 있습니다. 이는 사진 한 장의 영역에 4.6테라비트(약 300편의 영화)라는 놀라운 저장 용량을 추가합니다. 웨이브 도메인
솔로몬은 “교과서는 그것이 불가능하다고 말하지만 우리가 해냈기 때문에 교과서가 틀렸다”고 말했습니다.
각 픽셀에 대해 32가지 색상 중 4가지 색상을 선택하여 저장할 수 있습니다.
이는 40,000개 이상의 가능성에 달합니다. 따라서 이 기술은 각 10제곱 마이크로미터 픽셀에 40,000비트 이상(형식은 바이너리일 필요는 없음) 또는 10.16cm x 12.7cm 변형 Lippmann 플레이트에 4.6테라비트를 저장할 수 있습니다. 이는 300편 이상의 영화 분량의 데이터가 한 장의 사진에 저장되어 있다는 것입니다.
SWS 매체에 쓰기 위해 특별히 제조된 유제의 얇은 층으로 코팅된 판은 강력한 컬러 LED 배열의 빛에 노출됩니다.
이렇게 하면 전체 플레이트가 동시에 기록되므로 픽셀당 기록 시간이 크게 줄어듭니다.
그런 다음 노출된 은 알갱이를 검게 만드는 화학적 공정을 통해 플레이트가 현상되어 노출된 색상의 물결을 기억합니다.
마지막으로 휴대폰에 사용되는 것과 같은 소형 전하 커플렛 장치 카메라 어레이가 정보를 읽습니다. 판 전체에 대해 한 번에 판독이 이루어지기 때문에 판독 속도는 쓰기 속도와 마찬가지로 빠릅니다.
솔로몬은 “우리가 읽는 데이터는 매우 높은 대역폭으로 전송됩니다.”라고 말합니다. “버퍼링 없이 이를 흡수할 수 있는 컴퓨터는 지구상에 없습니다.”
전체 메모리 셀은 LED 어레이, 감광판 및 CCD의 샌드위치입니다. 모든 요소는 기성 부품을 사용합니다.
“우리는 이것을 매우 저렴하고 재현 가능하며 빠른 방법으로 만드는 방법을 알아내는 데 오랜 시간이 걸렸습니다.”라고 Johnson은 말합니다. “쉽게 구할 수 있는 부품을 사용하는 것이 아이디어입니다.” 읽기/쓰기 인프라와 함께 전체 저장 매체는 상대적으로 저렴하고 이식성이 뛰어납니다.
저장 방법의 내구성을 테스트하기 위해 팀은 2019년 9개월 동안 국제 우주 정거장 외부의 우주비행사가 매달아 놓을 약 150개의 SWS 장치 샘플을 NASA의 공동 작업자에게 보냈습니다. 그런 다음 저장 방법의 무결성을 테스트했습니다. SWS 플레이트는 지상의 Rosenthal 연구실에 보관된 다른 150개 플레이트와 비교하여 우주에서 반환되었습니다.
솔로몬은 “9개월 동안 우주선에 노출된 후에도 품질 저하가 전혀 발생하지 않았습니다.”라고 말합니다. 그 사이 Rosenthal의 책상 위의 접시에는 박테리아가 가득했고 ISS 접시는 멸균 상태였습니다. 그러나 은은 알려진 살균제이므로 색상은 면역성이 있다고 솔로몬은 말합니다.
올해 초 승인된 가장 최근 특허는 데이터를 적극적으로 읽거나 쓰지 않을 때 유지하는 데 전력이 필요하지 않은 데이터 저장 방법을 설명합니다. 팀원들은 이 기술이 부패할 수 없다고 말합니다. 습기, 태양 플레어, 우주선 및 기타 종류의 방사선에 면역입니다. 따라서 그들은 내구성이 뛰어나고 저렴한 비용의 보관 데이터 솔루션으로 우주와 육지 모두에서 사용할 수 있다고 주장합니다.
횃불을 전달
새로운 발명품은 엄청난 잠재력을 갖고 있습니다. Johnson은 데이터 센터 및 우주 응용 프로그램 외에도 다음과 같은 과학 기업이 있다고 말합니다. 루빈 천문대 칠레에 건설되는 SWS 기술의 혜택을 누릴 수 있는 엄청난 양의 보관 데이터가 생성될 것입니다.
Johnson은 “이것은 모두 참조 데이터이며 매주 생성되는 엄청난 양의 데이터로 영원히 보관해야 합니다.”라고 말합니다.
그러나 Johnson은 자신과 그의 팀이 이 기술을 시장에 출시할 팀은 아닐 것이라고 말합니다. “저는 94세이고 제 두 파트너는 70대와 80대입니다. 우리는 회사를 시작할 생각이 없습니다.”
그는 횃불을 전달할 준비가 되어 있습니다. 팀은 Wave Domain을 이끌 새로운 CEO를 찾고 있으며, 이를 통해 SWS의 개발을 지속하고 대량 채택할 수 있기를 바랍니다.
존슨은 사람들이 어떤 신기술이 궁극적으로 가장 큰 영향을 미칠지 거의 알지 못한다는 사실을 배웠다고 말했습니다. 아마도 지금은 아는 사람이 거의 없지만, 오래된 사진 기술을 사용하여 빅데이터를 저장하는 것은 예상치 못한 성공이 될 것입니다.
