Mã QR bé hơn vi khuẩn vừa xác lập Kỷ lục Guinness

[Hoàng Khang]

Giới khoa học vừa chứng kiến một cột mốc lịch sử trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu khi nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Vienna (TU Wien) phối hợp cùng startup Cerabyte (Áo - Đức) chế tạo thành công mã QR nhỏ nhất thế giới. Với diện tích bề mặt chỉ vỏn vẹn 1,98 micromet vuông, siêu cấu trúc này thậm chí còn nhỏ hơn phần lớn các loại vi khuẩn thông thường tồn tại trong tự nhiên. Thành tựu đột phá này đã chính thức được tổ chức Kỷ lục Guinness Thế giới (Guinness World Records) vinh danh khi xô đổ kỷ lục cũ với kích thước nhỏ hơn tới 37%. Tuy nhiên, mục tiêu cốt lõi của dự án không dừng lại ở ánh hào quang của một danh hiệu, mà nhằm chứng minh một tiềm năng vô tận trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu siêu bền bỉ của tương lai.

Kiến trúc nano và kỹ thuật chế tác đỉnh cao​

Để có thể hình dung về độ nhỏ bé không tưởng của mã QR này, chúng ta cần biết rằng nó hoàn toàn tàng hình trước mắt thường cũng như vô hình dưới ống kính của các loại kính hiển vi quang học tiêu chuẩn. Các nhà khoa học buộc phải sử dụng hệ thống kính hiển vi điện tử tối tân nhất mới có thể đọc và kiểm tra cấu trúc vi mô của nó. Tổng thể mã QR được thiết kế theo tỷ lệ lưới 29 × 29 module, trong đó mỗi điểm ảnh (pixel) chỉ sở hữu bề rộng xấp xỉ 49 nanomet. Con số siêu thực này tương đương với khoảng một phần mười bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, minh chứng rõ nét cho việc công nghệ mã hóa dữ liệu của nhân loại đã tiến sâu và làm chủ hoàn toàn quy mô siêu nano.

Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Paul Mayrhofer cùng các cộng sự thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Vật liệu (TU Wien), quá trình chế tác vi mạch này đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối ở cấp độ hạ nguyên tử. Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ chùm ion hội tụ (focused ion beam) tinh vi để khắc họa tỉ mỉ từng đường nét thiết kế lên một lớp màng gốm siêu mỏng. Vật liệu gốm được ưu tiên lựa chọn làm nền tảng lưu trữ nhờ những đặc tính vật lý và hóa học vượt trội về độ ổn định, sự bền bỉ và khả năng chống chịu trước các điều kiện môi trường vô cùng khắc nghiệt. Không giống như các cấu trúc lưu trữ từ tính hay quang học thông thường rất dễ bị dịch chuyển cấu trúc nguyên tử và suy thoái theo thời gian, chất liệu gốm giúp khóa chặt thông tin, đảm bảo dữ liệu được lưu giữ nguyên vẹn và luôn sẵn sàng để truy xuất độc lập.

Lời giải cho bài toán lưu trữ vĩnh cửu và khủng hoảng năng lượng​

Ý nghĩa thực tiễn của công trình nghiên cứu này thực sự mở ra một chân trời mới cho ngành khoa học máy tính. Công nghệ lưu trữ nano dựa trên vật liệu gốm được đánh giá là chiếc chìa khóa vạn năng cho phép bảo tồn các dữ liệu quan trọng của nhân loại tồn tại qua hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm. Đặc biệt, phương thức lưu trữ vật lý này hoàn toàn miễn nhiễm với sự cố mất điện, không đòi hỏi các hệ thống làm mát khổng lồ rãnh rang hay các quy trình bảo trì định kỳ tốn kém. Những ứng dụng tiềm năng và cấp thiết nhất hiện nay bao gồm việc lưu trữ kho tàng tài liệu lịch sử, kho dữ liệu khoa học vĩ mô, hồ sơ di sản văn hóa và các tài liệu mật của chính phủ cần được bảo tồn vĩnh viễn cho các thế hệ mai sau.

Bên cạnh tuổi thọ lưu trữ vượt thời gian, công nghệ khắc gốm của Cerabyte và TU Wien còn mang đến một giải pháp mang tính bước ngoặt cho bài toán sinh thái toàn cầu. Do gần như không tiêu tốn thêm bất kỳ nguồn năng lượng nào để duy trì sau khi đã hoàn tất quá trình ghi và khắc dữ liệu, phương pháp này sẽ góp phần cắt giảm triệt để mức tiêu thụ điện năng khổng lồ tại các trung tâm dữ liệu (Data Center) trên toàn thế giới. Việc kéo giảm lượng khí thải carbon và tác động môi trường sẽ hướng nền công nghiệp công nghệ thông tin đến một mô hình lưu trữ số thực sự bền vững. Thành tựu tạo ra chiếc mã QR vi mô này chính là tiếng còi khai cuộc, báo hiệu tương lai của ngành công nghiệp lưu trữ dữ liệu đã chính thức bước sang một kỷ nguyên hoàn toàn mới.