Проблема долговечного хранения цифровых данных становится все более острой, так как традиционные магнитные ленты и жесткие диски приходят в негодность уже через десять лет. Новое решение предлагает использовать пластины из прочного стекла размером с плитку шоколада.
Кварцевый архив: технология вечной памяти на стеклянных пластинах
Инженеры из исследовательского подразделения Microsoft разработали инновационную систему хранения данных на основе боросиликатного стекла, способную сохранять информацию в первозданном виде не менее 10 тысяч лет. Технология Project Silica позволяет записывать колоссальные объемы архивов, которые не требуют энергии для поддержания сохранности и защищены от деградации.
Метод хранения данных в стекле, разработанный компанией Microsoft, позволяет хранить 4,8 терабайта данных. Microsoft Research
Как пишет данные Silica. Механизм записи данных в этой системе основан на явлении, которое ученые называют наноразмерными плазменными взрывами. Лазер посылает импульсы длительностью в несколько фемтосекунд — это квадриллионные доли секунды. В точке фокусировки луча происходит мгновенный выброс энергии, который локально меняет плотность стекла. В результате образуется крошечная полость, меняющая поляризацию света при считывании, что и позволяет кодировать бинарный код в физической структуре камня.
С помощью сверхбыстрого лазера исследователи создают внутри материала микроскопические деформации, которые кодируют информацию в трех измерениях. Одна такая пластина толщиной всего два миллиметра способна вместить почти пять терабайт данных, что сопоставимо с библиотекой из двух миллионов книг.
Чтение информации осуществляется при помощи скоростного микроскопа и алгоритмов машинного обучения, которые расшифровывают искажения света, проходящего через структуру стекла. В отличие от облачных хранилищ, этот метод не требует постоянного охлаждения или регулярного перезаписывания данных для предотвращения их потери. Испытания показали, что носитель выдерживает экстремальные температуры и агрессивное внешнее воздействие, оставаясь стабильным на протяжении тысячелетий. Работа опубликована в журнале Nature.
Революция в архиве
Процесс записи. a, Данные поступают от пользователя. Они подготовлены в виде потока битов, например, с использованием сжатия, шифрования и FEC. b, Биты кодируются в виде символов. Один символ соответствует конфигурации модулятора. c,d, Образец стекла загружается в подсистему записи, и настройки модулятора изменяются во времени по мере перемещения лазерного луча относительно стекла. Символы записываются слой за слоем, снизу вверх, чтобы заполнить всю толщину стекла. e. Данные могут безопасно храниться в стекле более 10 000 лет. f. Для считывания используется автоматический микроскоп с камерой, чтобы захватывать изображения каждого 2D-слоя вокселей. g. Изображения передаются в декодер для восстановления пользовательских данных.
Переход от чисто научных экспериментов к созданию готовой к внедрению системы знаменует новый этап в индустрии центров обработки данных. Хотя процесс записи и считывания требует специализированного оборудования, неизменность носителя делает его идеальным для сохранения культурного наследия, научных реестров и государственных архивов.
Питер Казанский, исследователь из Саутгемптонского университета, ранее сотрудничавший с Microsoft, отмечает: «Показав полную систему, они продемонстрировали, как эта технология может по-настоящему революционизировать индустрию центров обработки данных».
В будущем такие стеклянные накопители могут стать основой для создания «золотых записей» человечества, подобных тем, что были отправлены в космос на аппаратах «Вояджер». Главное преимущество технологии заключается в том, что однажды записанная информация становится физической частью структуры материала. Это исключает риск случайного стирания и минимизирует расходы на содержание архивов в долгосрочной перспективе, превращая стекло в самый надежный сейф для цифровой памяти цивилизации.