قفزات تقنية ثورية مقبلة في عالم الحوسبة الشخصية

 يستمر التطور التقني بإبهارنا بشكل مستمر، ولكن الفترة المقبلة ستقدم قفزة تقنية ثورية في عالم الحوسبة الشخصية؛ إذ يتم العمل على تطوير معايير ووحدات تقدم سرعات غير مسبوقة في نقل البيانات ومعالجتها وتخزينها وحملها. ونذكر في هذا الموضوع مجموعة من التقنيات التي سنشهدها ونستخدمها في أجهزتنا الشخصية والتي من شأنها فتح آفاق تقنيات الذكاء الاصطناعي على تلك الأجهزة بشكل لم يكن ممكناً في السابق.

نقل بيانات فائق السرعة

يعد معيار تقنية «توصيل المكونات الطرفية السريع» Peripheral Component Interconnect Express PCIe، التي هي عبارة عن مجموعة من خطوط نقل البيانات بين الملحقات المختلفة والدارات الرئيسية في الكومبيوتر بشكل يشابه الطرق السريعة للمركبات؛ من المسائل التقنية المهمة في رفع مستويات أداء الكومبيوتر الشخصي؛ إذ إن زيادة سرعة نقل البيانات بين بطاقات الذاكرة فائقة الأداء ووحدات التخزين هي عملية أساسية في تسريع معالجة البيانات.

ويتم حالياً انتشار وحدات التخزين التي تدعم الإصدار الخامس من هذا المعيار بسرعات تصل إلى 128 غيغابايت في الثانية. ولكن الإصدار السابع من هذا المعيار في طور التجهيز ويعد بتقديم سرعات تصل إلى 4 أضعاف الإصدار الخامس؛ أي 512 غيغابايت في الثانية، وضعف سرعات الإصدار السادس (تبلغ أقصى سرعة لهذا المعيار 256 غيغابايت في الثانية). ويدعم هذا المعيار استخدام الملحقات التي تعمل بجميع المعايير السابقة؛ أي إن المستخدم لن يخسر ملحقاته التي تدعم المعايير السابقة وستعمل بشكل طبيعي لدى استخدامها في لوحة رئيسية تدعم المعيار PCIe 7.

وتجدر الإشارة إلى أن سرعة نقل البيانات البالغة 512 غيغابايت في الثانية هي لجميع الملحقات المتصلة، ولا داعي لأن يستخدمها ملحق واحد فقط، بل يمكن دعم تشغيل عدة ملحقات عالية السرعة في آن واحد من خلال هذه الممرات الرقمية عوضاً عن تنافسها بين بعضها.

وللاستفادة من هذا المعيار الجديد، يجب استخدام لوحة رئيسية ومعالج يدعمانها، ولذلك فإن تطوير جهازك المكتبي لها سيكون مكلفاً، في حين ستكون مدمجة داخل الكومبيوترات المحمولة الجديدة، وخصوصاً أنها ذات كفاءة طاقة أفضل من المعايير السابقة.

ويعود السبب في ذلك إلى أن بعض مسارات المعيار تتصل مباشرة بالمعالج من دون الحاجة لوجود شريحة وسيطة Controller تحدد كيفية نقل البيانات، وهو ما يرفع من سرعة النقل بشكل كبير، ولكنه يتطلب تصميم اللوحة الرئيسية للكومبيوتر لتدعم وصل تلك المسارات مباشرة بالمعالج.

ولا توجد حالياً أي ملحقات تدعم هذه السرعات الفائقة، ولكن من المتوقع أن تبدأ شركات صناعة بطاقات الرسومات ووحدات التخزين تطوير ملحقات تدعم هذه السرعات لفتح آفاق غير مسبوقة من الحوسبة، إلى جانب طرح ملحقات للشبكات السلكية فائقة السرعة وتقنيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة والحوسبة الكمية، وغيرها، تدعم هذا المعيار. ومن المتوقع إطلاق هذا المعيار في شهر يناير (كانون الثاني) 2025.

ذاكرة خارقة

ويتم العمل حالياً على تطوير معيار «معدل البيانات المزدوج 6» Double Data Rate DDR6 الذي يدعم سرعات نقل بيانات فائقة للذاكرة RAM تصل إلى أكثر من 12800 مليون عملية نقل للبيانات في الثانية (أو 12.8 مليار عملية نقل للبيانات في الثانية)، مع القدرة على زيادة هذه السرعات لدى تسريعها بتقديم فولتية أعلى قليلاً Overclocking تسمح لها بالوصول إلى 16800 مليون عملية نقل للبيانات في الثانية (أو 16.8 مليار عملية نقل للبيانات في الثانية). ومن المتوقع أن تستطيع وحدات الذاكرة الجديدة التي تدعم هذا المعيار نقل 134.4 غيغابايت من البيانات في الثانية على الأقل.

وسيحتاج المستخدم إلى ترقية اللوحة الرئيسية لجهازه والمعالج لدعم هذا المعيار بسرعته القصوى، وخصوصاً أن تصميم وحدة الذاكرة قد لا يقبل التركيب في اللوحة الرئيسية بسبب استخدام تصميم مغاير عن تصميم معيار DDR5. وعلى الرغم من أن سرعات النقل العالية هذه ستكون غير مسبوقة، فإنها تتطلب فولتية أقل للعمل مما يخفض من درجات الحرارة المنبعثة منها، إلى جانب دعمها تصحيح البيانات المخزنة فيها بشكل آلي في حال تغير أي معلومة لأي سبب كان. ومن المتوقع إطلاق هذا المعيار قبل نهاية عام 2024 أو خلال عام 2025.

وحدات تخزين ضخمة جداً

وكشفت «سامسونغ» أنها تعمل على تطوير وسائط تخزين بتقنية الحالة الصلبة Solid State Drive SSD تقوم بتخزين البيانات في 290 طبقة فوق بعضها، و430 طبقة خلال عام 2025، مقارنة بـ236 طبقة في وحدات التخزين الحالية. ومن شأن هذا الأمر زيادة كثافة تخزين البيانات وزيادة سرعة وكفاءة قراءة وكتابة البيانات.

ومن جهتها، تعمل شركة «إس كيه هانيكس» SK Hynix على تطوير وحدات ذاكرة بـ321 طبقة خلال عام 2025، في حين تعمل شركة «واي إم تي سي» YMTC على تصنيع وحدات تخزين بـ300 طبقة خلال النصف الثاني من العام الحالي. وتجدر الإشارة إلى العديد من الشركات، من بينها الشركات المذكورة، إلى جانب شركات «مايكرون تكنولوجي» Micron Technology و«كيوكسيا» Kioxia (قسم وحدات التخزين في «توشيبا» سابقاً) تتسابق للوصول إلى 1.000 طبقة بحلول عام 2030.

ومن شأن وحدات التخزين هذه تقديم سعات تخزين أضخم مما يوجد في الأسواق اليوم وبسرعات فائقة لنقل البيانات، وهي عوامل مهمة لتسريع استخدام الكومبيوترات الشخصية ووحدات التخزين بشكل كبير يفتح آفاق تقنيات الذكاء الاصطناعي بشكل غير مسبوق؛ إذ تحتاج تقنيات الذكاء الاصطناعي إلى معالجة كميات كبيرة من البيانات بأسرع وقت ممكن لتقديم نتائج فورية. كما يمكن استخدامها في الكومبيوترات لتسريع تحرير الفيديوهات فائقة الدقة بشكل أكبر مما نجده اليوم في أحدث الأجهزة المتخصصة.

ويمكن استخدام هذه الذاكرة كذلك في الهواتف الجوالة والأجهزة اللوحية لرفع مستويات أدائها وزيادة سعاتها وتسريع تشغيل والتنقل بين التطبيقات الكبيرة للحصول على تجربة استخدام أكثر سلاسة مما تقدمه تلك الأجهزة اليوم، إلى جانب تقديم وحدات تخزين محمولة ذات سعات ضخمة جداً يمكن وضعها في جيب المستخدم لنقل البيانات بين الأجهزة المختلفة أو للمصورين المحترفين الذين يريدون نقل بيانات الصور والفيديو الضخمة بسهولة. وستطلق «سامسونغ» أولى وحداتها التي تستخدم هذه الطبقات خلال شهر مايو (أيار) المقبل.

أقراص ليزرية ثورية

ومع زيادة سرعات الإنترنت وسعات التخزين في وحدات «يو إس بي» المحمولة، زالت الحاجة لاستخدام الأقراص الليزرية لتخزين البيانات ونقلها؛ إذ إنها تتسع لـ8.5 غيغابايت في أقراص «دي في دي» DVD كحد أقصى (تدعم أقراص DVD-10 تخزين 9.4 غيغابايت ولكنها لم تنتشر تجارياً)، و100 غيغابايت في أقراص «بلوراي» كحد أقصى (تدعم أقراص BDXL 128 غيغابايت ولكنها لم تنتشر تجارياً أيضاً).

واستطاع باحثون في الصين تطوير أقراص ليزرية جديدة بحجم أقراص «دي في دي» ولكنها تتسع لنحو 200 تيرابايت (204.800 غيغابايت)؛ أي 24.094 ضعف سعة أقراص «دي في دي»، أو 2.048 ضعف سعة أقراص «بلوراي». وتستطيع هذه الأقراص الثورية تخزين السعات المهولة من البيانات بسبب استخدام آلية تسجيل مجسمة ثلاثية الأبعاد عوضاً عن تخزينها في بُعدين كما هو الحال في أقراص «دي في دي» و«بلوراي»، وعبر 100 طبقة في القرص الواحد.

ويتم استخدام ليزر بعرض يبلغ 54 نانومتر، وهي تقنية لم تكن ممكنة في السابق بسبب الحجم الكبير لوحدات الليزر اللازمة لتخزين البيانات بهذه الدقة، ولكن التقدم العلمي سمح بتصغير حجم تلك الوحدات وخفض تكلفتها لتكون معقولة. واستخدم المطورون وحدتَي ليزر للقراءة والكتابة بهدف رفع مستويات الأداء، إلى جانب استخدام طبقة خاصة حساسة للضوء على القرص اسمها Aggregation Induced Emission Dye-Doped Photoresist AIE-DDPR، وذلك بعد العمل على تطويرها لنحو 10 سنوات.

ويستطيع المطورون حالياً إنتاج قرص في كل 6 دقائق؛ أي 240 قرصاً يومياً، أو 7.200 قرص شهرياً، أو 86.400 قرص في العام عبر كل خط واحد للإنتاج. هذا، ويعمل المطورون حالياً على رفع سرعة الكتابة والقراءة من خلال هذه التقنية لتقديم إصدارات جديدة أعلى أداء.

ومن شأن هذه التقنية رفع جودة عروض الفيديو التي يتم تقديمها سواء للأفلام والمسلسلات أو في الألعاب الإلكترونية المتقدمة بشكل مهول، وخفض المساحة اللازمة في مراكز البيانات لتخزين 122 ألف تيرابايت من مساحة تعادل ملعب كرة قدم إلى مساحة غرفة واحدة. ولم يذكر المطورون التاريخ المتوقع لإطلاق هذه الأقراص ومشغلاتها في الكومبيوترات، ولكن من المتوقع أن يكون خلال عام 2025.

بطاقات تخزين محمولة فائقة السعة

وبالحديث عن وحدات التخزين، استعرضت «سانديسك» SanDisk التابعة لشركة «ويسترن ديجيتال» Western Digital أول بطاقة ذاكرة Secure Digital SD صغيرة محمولة تستطيع تخزين 4 تيرابايت (4.096 غيغابايت) من البيانات. ويمكن لهذه البطاقة تسجيل البيانات بسرعة 30 ميغابايت في الثانية، وهي سرعة مناسبة لتسجيل الفيديوهات بالدقة الفائقة في الكاميرات المتقدمة. وستطلق الشركة هذه البطاقة خلال عام 2025.