Современные устройства хранения данных, такие как жесткие диски и флеш-накопители, позволяют хранить важную информацию в течение нескольких десятилетий, но рано или поздно они теряют свои свойства и возникает большая вероятность потерять свои данные. Однако ученые из Университета Саутгемптона совершили прорыв в этой области, разработав 5D-кристалл памяти, который может хранить данные в течение невероятно долгого времени — фактически, дольше, чем само человечество.
Несмотря на название, «5D-кристалл» не является кристаллом в привычном понимании. Это прозрачная пластинка, изготовленная из чистого кварцевого стекла. Она обладает исключительной устойчивостью к физическим и термическим воздействиям: может выдерживать давление до 10 тонн на квадратный сантиметр и температуры до 1000 градусов Цельсия. Именно на таком носителе были записаны важные данные о человеческом геноме, которые, по расчетам исследователей, смогут сохраняться в неизменном виде на протяжении 100 квинтиллионов лет — это почти до конца существования Вселенной.
Термин «5D» обозначает пять измерений, которые используются для записи данных. Если обычные CD и DVD диски хранят информацию в двухмерных ячейках, а Blu-ray диски используют третье измерение за счет многослойности, то в 5D-кристалле данные кодируются с помощью изменения оптических свойств материала, таких как преломление и отражение света. Эти свойства задаются на наноуровне, благодаря чему каждая точка записи (пит) может хранить до восьми битов информации, что значительно увеличивает объем данных, которые можно разместить на таком носителе.
Раньше для нанесения больших объемов информации на кварцевую пластину требовались месяцы, но новая технология с использованием фемтосекундного лазера позволила существенно увеличить скорость процесса. Теперь запись полного генома человека на 5D-кристалл занимает всего около часа. Это делает новую технологию перспективной не только для долгосрочного хранения генетической информации, но и для архивирования больших объемов данных в будущем.
Наибольший из созданных кристаллов диаметром около 12 сантиметров способен хранить до 360 терабайт информации. Во время эксперимента была использована модель, содержащая генетическую последовательность человека: три миллиарда букв, каждая из которых была записана 150 раз для исключения ошибок. Исследователи заявили, что это весьма необычный научный эксперимент — такие носители могут сыграть важную роль в сохранении знаний о жизни на Земле. Если в будущем технологии позволят воссоздавать организмы по их генетическому коду, 5D-кристаллы станут бесценным источником информации.
Несмотря на то, что в настоящее время невозможно создать живой организм на основе записанной генетической информации, но ученые считают, что это когда-нибудь станет возможным, так как технологии стремительно развиваются. В далеком будущем ученые смогут восстановить вымершие виды растений и животных или даже воссоздать организм человека. 5D-кристаллы могут стать своеобразной «капсулой времени», несущей в себе наследие нашей планеты для будущих поколений.
В конечном счете, 5D-кристалл с геномом человека — это больше, чем просто хранитель данных. Он представляет собой шаг на пути к созданию долговечных архивов, которые помогут сохранить память о нашем биологическом и культурном наследии на миллиарды лет вперед.
