Компания Microsoft разработала новый носитель информации, который сможет хранить данные в целости веками и тысячелетиями. Это можно сделать при помощи фемтосекундного лазера и обычного куска стекла, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Количество информации, генерируемой человечеством, растет по экспоненциальному закону — исследования показывают, что оно возрастает вдвое примерно раз в три года. Часто эта информация носит коммерческую, личную или государственную ценность и требует долговременного хранения. Несмотря на прогресс в области разработок современных средств цифровой записи, в основном они до сих пор сводятся к использованию магнитных лент и жестких магнитных дисков. Такие накопители могут хранить информацию несколько лет, в лучшем случае — десятилетий, поэтому записанные на них данные надо постоянно перезаписывать на другие носители — процесс, требующий оборудования, времени и энергозатрат. По этой причине перед учеными стоит задача разработки такого носителя информации, который мог бы хранить единожды записанные в цифровом виде данные гораздо дольше, например, столетиями, и не деградировать из-за естественных процессов.
Ученые из Microsoft Research, исследовательского подразделения компании Microsoft, разработали новый способ долговременного хранения данных — систему Silica. Используя фемтосекундную лазерную установку, ученые смогли записывать данные на обычном куске стекла, формируя в его толще так называемые вокселы — трехмерные области пространства с измененными оптическими свойствами (аналог двухмерного пиксела). При этом, в отличие от существующих носителей,, например, жестких дисков или твердотельных накопителей, один воксел, элемент памяти, может хранить больше одного бита информации (1 бит информации — символ или сигнал, который может принимать лишь два значения). «Энергия или поляризация лазера модулируется по мере движения луча относительно стекла. Вокселы записываются в двухмерные плоскости, которые затем образуют трехмерный объем», — говорится в исследовании.
Эксперименты показали довольно высокую скорость записи — ее можно вести со скоростью 65,9 Мбит в секунду — и плотное хранение информации, 1,59 Гбит на кубический миллиметр носителя, или 4,84 терабайт на квадратный кусок стекла площадью 12 квадратных сантиметров и толщиной 2 мм. «Это эквивалентно 2 млн напечатанных книг или 5 тыс. фильмам, снятых в разрешении 4K (Ultra High-Definition, UHD)», — пояснил Фэн Чэнь, соавтор исследования.
Чтобы оценить долговечность выбранного носителя информации ученые провели эксперименты, имитирующие долгое хранение — экстраполяция показала, что записанная информация остается читаемой на масштабе 10 тыс. лет при температуре 290 градусов Цельсия. Это означает, что при комнатной температуре хранения данные останутся невредимыми еще дольше. Специалисты также разработали систему считывания записанной информации, основанную на использовании просвечивающего микроскопа, который позволяет считывать вокселы автоматически слой за слоем.
Ученые признают, что сохранности данных могут угрожать механические и химические воздействия, влияние которых пока изучено не было. «Будучи внедренной в больших масштабах, система Silica может стать вехой в истории носителей знаний, сродни костям оракулов, средневековому пергаменту или современным жестким дискам. Однажды кусок простого стекла сможет вобрать человеческую культуру и знания, накопленные за тысячелетия», — считают авторы.
Павел Котляр