Holographic Memory: Teknologi Penyimpan Data Populer

Jika dulu kita sulit menentukan di tempat mana lagi kepingan-kepingan CD harus disimpan, karena 1 kepingan CD yang hanya mampu memuat 1 atau beberapa film saja sehingga kita harus mengumpulkan banyak CD untuk mengoleksi banyak film. Jika dulu hanya ada perpustakaan sebagai satu-satunya tempat untuk membaca dan meminjam buku yang membuat waktu membaca dan menikmati buku-buku tersebut menjadi terbatas, atau buku ensiklopedia yang sangat besar dan tebal untuk ukuran normal yang merepotkan kita ketika dibawa ke mana-mana, dan keterbatasan alat penyimpan data yang besar untuk menyimpan arsip-arsip dokumen penting kita.
Kini, kita tidak perlu direpotkan lagi oleh hal-hal yang demikian, karena dewasa ini semakin banyak buku-buku dan ensiklopedia elektronik beserta teknologi penyimpan data modern dengan kapasitas yang bervariasi, ekonomis, dan terjangkau seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Kita bisa mengoleksi banyak buku-buku elektronik atau film-film favorit, sehingga kita tidak direpotkan lagi dengan jam berapa perpustakaan akan tutup, tanggal berapa buku ini harus dikembalikan, atau di mana lagi kita harus menyimpan kepingan-kepingan CD film ini, karena kita bisa menyimpan semuanya dengan hanya sebuah teknologi penyimpan data, dan kita bisa menikmati bacaan dari buku ensiklopedi yang tebal di mana pun dan kapan pun kita inginkan hanya dengan membuka laptop atau netbook saja. Bahkan, kini semakin banyak pula perangkat-perangkat elektronik selain laptop dengan layar sentuh dan ukuran yang praktis untuk bisa kita bawa ke mana-mana seperti tablet.
Tentunya, kita sudah tidak asing lagi dengan teknologi penyimpan data seperti Compact Disc (CD), Digital Versatile Disc (DVD) dan sejenisnya. Namun, Holographic Versatile Disc (HVD) dengan prinsip holographic memory masih hangat dalam perbincangan dunia sains modern saat ini, karena dapat menyimpan 100 milyar bit data atau informasi, mentransfer informasi dengan kecepatan 1 milyar atau lebih bits per sekon, dan proses pembacaan data secara acak hanya dalam waktu 100 mikrosekon, bahkan kurang. Sangat cepat!
Sistem ini diawali dengan penemuan metode holografis pada tahun 1940-an oleh Dr. Dennis Gabor, seorang fisikawan hongaria yang dianugerahi hadiah Nobel pada tahun 1971. Holographic memory adalah teknologi yang memanfaatkan cahaya untuk menyimpan dan merekonstruksi kembali informasi, tepatnya hasil aplikasi dari sebuah fenomena interferensi cahaya. Interferensi adalah hasil kerja sama (superposisi) antara dua gelombang atau lebih yang bertemu di satu titik pada saat yang sama.
Salah satu cahaya yang dimanfaatkan teknologi ini adalah sinar laser karena bersifat monokromatik (memiliki satu panjang gelombang) dan koheren untuk menghasilkan sebuah interferensi cahaya. Syarat terjadinya interferensi cahaya ini adalah koheren, yaitu gelombang-gelombang dengan perbedaan fase yang konstan dan memiliki frekuensi yang sama, atau fase beserta frekuensi dari gelombang-gelombang harus memiliki perbandingan yang tetap satu dengan yang lainnya, dan berasal dari sumber yang sama atau dua sumber yang disinkronisasi.
Prinsip dari holographic memory ini menggunakan optical storage method atau metode penyimpanan optik dengan prinsip interferensi, yaitu ketika cahaya mengenai suatu permukaan yang transparan, sebagian berkas cahaya dipantulkan dan sebagiannya lagi ditransmisikan. Permukaan yang digunakan pada holographic memory ini adalah permukaan dari suatu alat yang dapat memecah sinar laser menjadi dua bagian, alat ini disebut dengan beam splitter. Dua bagian dari sinar laser yang dipecah ini diantaranya adalah bagian signal beam sebagai pembawa kode-kode informasi dan reference beam sebagai sinar acuan. Signal beam ditransmisikan menuju sebuah cermin agar bisa dipantulkan pada Spatial Light Modulator (SLM) sebagai penerjemah informasi dalam sebuah kode-kode biner 0 dan 1 yang tampak pada layar sebagai kotak-kotak gelap dan terang.
Kode-kode biner ini diteruskan oleh SLM, kemudian dipantulkan dan ditransmisikan kembali oleh cermin dan lensa hingga sampai pada sebuah kristal yang sangat sensitif sekali terhadap cahaya seperti kristal Lithium-Niobate (LiNbO₃) sebagai media perekam. Sedangkan reference beam dipantulkan oleh beam splitter dan diarahkan dengan bantuan cermin dan lensa menuju sebuah kristal yang sama, sehingga berkas sinar signal beam dan reference beam ini bertemu kembali pada saat bersamaan dan membentuk pola-pola interferensi yang menghasilkan sebuah hologram, salah satu alasan mengapa alat ini dinamakan holographic memory. Data tersimpan dalam kristal LiNbO₃ sebagai hologram. Setelah hologram pada kristal LiNbO₃ terbentuk, gabungan berkas signal beam dan reference beam yang keluar dari kristal tesebut diarahkan kembali oleh sebuah lensa menuju Charge-coupled device (CCD) camera sebagai pembaca hologram, merubahnya dalam informasi digital dan diteruskan pada komputer. Apabila ingin mendapatkan atau merekonstruksi kembali data-data hologram yang telah tersimpan tadi, kita cukup mengarahkan kembali reference beam dengan sudut dan panjang gelombang sinar acuan yang sama seperti proses pemisahan reference beam oleh beam splitter pada saat penyimpanan informasi dalam kristal LiNbO₃ sebagai efek dari fotorefraksi
Siapa sangka interferensi cahaya yang sebelumnya kita anggap sebagai fenomena optik biasa, ternyata diaplikasikan dalam sebuah teknologi penyimpan data yang modern, salah satunya adalah holographic memory. Namun, apa bedanya holographic memory dengan teknologi-teknologi penyimpan data lain seperti CD, DVD, dan Blu-Ray Disc? Seberapa besar keuntungan dan kelebihan dari holographic memory dibandingkan dengan teknologi penyimpan data lainnya? Jelas beda dan lebih unggul! Sebenarnya CD, DVD, Blu-Ray Disc, maupun holographic memory sama-sama menyimpan data dalam kode-kode biner dengan memanfaatkan sifat magnetik dan optik, dan cara kerja CD, DVD, dan Blu-Ray Disc hampir sama, yaitu dengan memberi sinar laser pada permukaan layer dari suatu piringan dan dipantulkan kembali oleh CD/DVD ke sensor yang dikonversi menjadi data elektronik, hanya perbedaannya terletak pada numeric aparture dan panjang gelombang sinar laser yang digunakan (wavelength multiplexing). Sedangkan prinsip holographic memory seperti yang telah disebutkan sebelumnya, yaitu sinar laser yang dipecah menjadi dua bagian, salah satu bagian diterjemahkan dalam kode-kode biner dan kedua bagian tersebut saling berinterferensi membentuk hologram dalam media perekam. Kapasitas yang dimiliki oleh CD hanya sekitar 783 MB atau setara dengan film selama 1 jam 15 menit. Sebelum adanya holographic memory, Blu-Ray begitu populer dengan kapasitasnya yang mencapai 25 GB atau setara dengan film selama 12 jam 30 menit. Tapi, Semenjak adanya holographic memory, pamor Blu Ray perlahan meredup. Pasalnya, kapasitas yang dimiliki oleh holigraphic memory bisa mencapai 100 TB. Data yang tersimpan dalam media perekam pada holographic memory tergantung pada sudut (angle multiplaxing) dan panjang gelombang sinar laser yang digunakan (wavelength multiplaxing)
Apabila kita ingin menyimpan informasi yang lain kita hanya perlu memvariasikan keduanya. Fantastis bukan? Selain itu pembacaan informasi pada holographic memory bisa dilakukan dengan sangat cepat dan mampu menyimpan informasi 3 dimensi karena informasi disimpan dalam keseluruhan volume dari media perekam yang sebelumnya tidak bisa dilakukan pada CD, DVD, maupun Blu-Ray Disc karena hanya menyimpan data pada permukaan media perekam saja.
Perbandingan keunggulan antara Holographic Versatile Disc (HVD) dengan DVD dan Blu-Ray Disc bisa dilihat pada tabel di bawah ini:

Parameters	DVD	BLU-RAY	HVD
Capacity	4,7 GB	25 GB	12,5 TB
Laser wavelength	650 (red)	406 nm (blue)	532 nm (green)
Disc diameter	120 mm	120 mm	120 mm
Hard coating	No	Yes	Yes
Data transfer rate	11,08 mbps	36 mbps	1 gbps

Percobaan demi percobaan dalam menyimpan informasi dengan holographic memory terus dilakukan oleh para ilmuwan dengan pengujian media perekam lain seperti bahan-bahan photopolymer atau menggunakan media perekam yang telah dimodifikasi seperti Iron-Doped Lithium Niobate Crystal. Mulai dari tahun 1970 oleh Juan J. Amodei, William Phillips and David L. Staebler yang berhasil menyimpan 500 hologram plane wave dalam sebuah Iron-Doped Lithium Niobate Crystal, kemudian Robert A Bartolini dan kawan-kawan berhasil menyimpan 550  gambar hologram  beresolusi tinggi dalam media perekam material polymer yang amat sensitif terhadap cahaya. Pada tahun 1991 ketika masa renaissance dimulai, Fai Mok dalam tulisannya yang dimuat Scientific American berjudul “Holografies Memories” berhasil mendemonstrasikan gambar hologram beresolusi tinggi dari tank dan kendaraan militer lainnya dalam sebuah Iron-Doped Lithium Niobate Crystal atas pendanaan dari U.S. Air Force dan Department of Defense’s Advanced Research Projects Agency. Penelitian demi penelitian terus dilakukan untuk sebuah perubahan besar dalam dunia sains. Setelah diketahui bahwa media perekam dalam  holographic memory tidak hanya menggunakan kristal Lithium Niobate atau modifikasi dari kristal tersebut seperti Iron-Doped Lithium Niobate Crystal, tapi bisa juga menggunakan bahan-bahan photopolymer. Maka, ada harapan besar! Setelah diteliti bahan-bahan photopolymer memberikan hasil penyimpanan yang luar biasa sebagai media perekam jika dibandingkan dengan kristal lithium niobate. Luar biasa!
Bisa dibayangkan di masa yang akan datang ketika holographic memory telah dikembangkan dengan maksimal, kita akan mempunyai teknologi penyimpan data yang mampu menyimpan semua data-data penting kita, baik berupa dokumen, gambar, suara, maupun video. Siapakah yang terbaik dalam mengembangkan holographic memory ini? Di jepang metode holografik ini sedang dikembangkan, salah satunya oleh perusahaan Fuji Film. Di Indonesia? Jangan mau kalah! Ayo kita lakukan riset!

From netsains.net

Posted in: komputer,sains