Журнал «Компьютерра» N 33 от 12 сентября 2006 года - Журнал Компьютерра

HAMR задумана как усовершенствование технологии перпендикулярной записи информации на магнитных носителях, которая и сама по себе еще очень даже нова. Пионером массового производства жестких дисков под такую запись стала корпорация Toshiba, объявившая прошлым летом о начале их выпуска. Ее примеру быстро последовали и другие ведущие производители винчестеров, в том числе Seagate. При использовании этой технологии намагниченные участки ориентированы ортогонально плоскости диска. Это нововведение позволило заметно уплотнить упаковку информации по сравнению с продольной записью, при которой векторы намагниченности ячеек, хранящих отдельные биты, располагаются параллельно плоскости диска. Максимальная плотность, достигнутая на основе продольной записи, не превышает 100 гигабит на квадратный дюйм. Первое поколение винчестеров с перпендикулярной записью обеспечивает 130 гигабит на квадратный дюйм, однако уже имеются экспериментальные носители, способные хранить на той же площади примерно вдвое больше информации. Руководитель технического отдела корпорации Seagate Марк Крайдер (Mark Kryder) считает, что уменьшение размеров элементарных ячеек позволит через пять-десять лет довести плотность перпендикулярной записи до 500-700 гигабит на квадратный дюйм.

Однако более значительное повышение плотности записи в рамках этой технологии уже не представляется возможным. Дальнейшее снижение размеров носителей отдельных битов приведет к их магнитной нестабильности, обусловленной достижением так называемого суперпарамагнитного предела. Дело здесь в следующем. Очень малые ферромагнитные частицы (размером менее 10 нм) при температурах ниже точки Кюри представляют собой единичные домены, обладающие однородной намагниченностью. Однако направление намагниченности каждого такого домена уже не остается неизменным, а хаотически меняется из-за тепловых флуктуаций. Этот эффект аналогичен случайным колебаниям векторов магнитных моментов атомов парамагнетиков под воздействием теплового движения и потому называется суперпарамагнетизмом.

Суперпарамагнетизм ставит естественный верхний предел плотности любой магнитной записи. Однако он не абсолютен - в том смысле, что зависит от технологии записи и структуры носителя. Принято считать, что суперпарамагнитный предел продольной записи вряд ли превышает 200 гигабит на квадратный дюйм, а перпендикулярной - один терабит. Для преодоления этого порога потребуются более стабильные ферромагнитные материалы, обладающие намного большей коэрцитивной силой (характеризует интенсивность размагничивающего поля) по сравнению с используемыми в настоящее время. Но все дело в том, что такие материалы требуют для перемагничивания куда более сильных полей, нежели те, которые генерируют современные магнитные головки. Однако коэрцитивную силу можно снизить в десятки раз с помощью быстрого нагрева зоны записи, за которым должно последовать столь же быстрое охлаждение, стабилизирующее намагниченность и тем самым сохраняющее информацию.

Именно эту задачу и решает технология HAMR. Поверхность диска нагревается лазерным лучом, который с помощью системы линз фокусируется в пятнышко очень малого диаметра. Магнитное поле пишущей головки намагничивает только эту зону засветки, не влияя на магнитные характеристики окружающих участков.

Легко видеть, что фактически мы имеем дело с глубокой модификацией давно известной системы магнитооптической записи. О деталях этой технологии - в частности, о специфике используемых высококоэрцитивных материалов - пока мало что известно (хотя в печать проникали сведения, что Seagate делает ставку на самоупорядочивающиеся магнитные решетки на основе железо-платиновых наночастиц). Расчеты показывают, что таким способом можно повысить плотность упаковки информации до 50 терабит на квадратный дюйм. Этого достаточно, чтобы поместить на винчестер ноутбука тексты всех книг, газет и журналов, хранящихся в любой из крупнейших библиотек мира.

В заключение напомню, что дисковым магнитным носителям исполнилось ровно полвека. 13 сентября 1956 года корпорация IBM начала поставки компьютера RAMAC 305 с первым в мире ЗУ этого типа (на фото). Информация записывалась на пятидесяти алюминиевых дисках диаметром 24 дюйма, покрытых с обеих сторон оксидом железа. При весе 971 кг суммарный объем памяти нового устройства составлял всего лишь 4,4 мегабайта. Любопытно, что конструкторы RAMAC рассматривали возможность как продольной, так и поперечной записи, однако остановились все же на первой технологии, сочтя ее более простой. С тех пор плотность записи на серийных дисковых ЗУ увеличилась примерно в 65 млн. раз.

Генная инженерия контрразведки

Автор: Дмитрий Шабанов

Информационные агентства с энтузиазмом повторяют новость, посвященную якобы одержанной победе над раком. К сожалению, до победы очень далеко, но в этой теме радует любая подвижка…

Рак считается столь грозной болезнью именно потому, что раковые клетки - это собственные клетки организма, у которых нарушилось взаимодействие с их окружением. Результат: снятие тормозов в размножении и легкость в расселении по организму. Кроме того, у перерожденцев «слетает» блок, отвечающий за самоуничтожение в случае поломок. Разнообразие типов клеток, с которыми эта беда может случиться, - одна из составляющих разнообразия опухолей. Так, меланома (распространенная форма рака) возникает в результате перерождения интенсивно делящихся клеток кожи.

Всем известен феномен загара. В ответ на увеличение ультрафиолетового облучения клетки кожи (меланоциты) увеличивают синтез черного пигмента, меланина, который защищает от избытка ультрафиолета. А почему меланин синтезируется только после облучения? Это связано с двойственностью влияния ультрафиолета. Его высокоэнергетичные кванты используются для синтеза витамина D, важного регулятора обмена ионов кальция. Поэтому кожа европеоидов, сформировавшихся в условиях, где ультрафиолета может быть недостаточно, проницаема для этого излучения. Однако избыток ультрафиолета опасен, поскольку вызывает нарушения в структуре ДНК. Непосредственный эффект от действия излучения (фотодимеризацию расположенных рядом тиминовых оснований) исправят восстановительные системы клетки, но при этом они наделают ошибок, которые могут вызвать нарушение работы клетки. Поэтому меланома (раковое перерождение меланоцитов) - распространенная болезнь европейцев и белокожих американцев.

Тем не менее меланома считается не самым худшим видом рака. И дело не только в том, что при ней первичная опухоль находится на поверхности тела. Известен целый ряд надежно задокументированных случаев, когда развитие меланомы останавливалось и обращалось вспять под влиянием иммунной системы больного. Свойства сигнальных молекул на поверхности клеток при меланоме несколько меняются, и выискивающие «измену» иммунные стражи могут среагировать на эту разницу. Впрочем, чаще не реагируют…

Исследователи из американского Национального института рака работали с быстро растущей формой меланомы. Они взяли иммунные клетки (Т-лимфоциты) у больного, который смог победить собственную опухоль. Ввести их другим больным было невозможно: иммунная система немедленно начала бы с ними войну. Значит, надо было обучить Т-лимфоциты больных тому, что умеют клетки счастливого первопроходца. Первым шагом в этом деле оказалось опознание рецептора, благодаря которому лимфоциты выздоровевшего опознавали клетки опухоли. Это позволило определить структуру гена, кодирующего столь ценное свойство. Для переноса гена в культуру Т-лимфоцитов других больных были использованы ретровирусы.

Ретровирусы используют «черный ход» в передаче молекулярно-биологической информации. Используя фермент обратную транскриптазу, они строят ДНК по матрице РНК (основной поток информации направлен в противоположном направлении). Построенный фрагмент ДНК может встраиваться в хромосомы клетки-хозяина. Генные инженеры вставляют в ретровирусы нужные гены в виде «РНК-версий», заражают вирусами клетки-мишени и надеются, что требуемая последовательность ДНК попадет туда, где сможет нормально работать.

С помощью ретровирусов нужный ген ввели в полученные у больных иммунные клетки. Затем из культуры лимфоцитов были выбраны и размножены те клетки, у которых появились необходимые рецепторы. Эти клетки ввели их хозяевам обратно. Чтобы повысить шансы на победу над опухолью, пациентов подвергли химиотерапии. Токсическому удару при этом подвергаются все быстроделящиеся клетки, не только раковые, но даже иммунные. На фоне ослабленной иммунной системы новые клоны лимфоцитов показали устойчивый рост: они были найдены в значительном количестве у пятнадцати больных из семнадцати. Увы, исправить ситуацию они смогли лишь в двух случаях, остальные тринадцать человек, которым удалось передать лимфоциты, как и те двое, в отношении которых процедура не сработала, скончались. Прошло полтора года; в живых осталось двое больных. Одному из них потребовалась дополнительная операция.