Команда дослідників з Microsoft Research об'єднала лазери, машинне навчання і крихітні скляні пластини, щоб продемонструвати нову роботизовану систему зберігання даних, яка теоретично може залишатися доступною і через 10 000 років — удвічі довше, ніж людство записує інформацію. Процес, нещодавно описаний у журналі Nature, призначений для архівування записів, до яких не потрібний частий доступ, таких як певні кліматичні виміри, історичні записи та інші довідкові матеріали. У разі масштабування ця технологія колись зможе зберігати величезні масиви накопичених людством знань у бібліотеках зі скла.
"Це захопливе і дуже перспективне досягнення", — каже Доріс Менке, хімік-склороб та доцент кафедри склознавства з Університету Альфреда в штаті Нью-Йорк, яка не брала участі у дослідженні. «Вони безперечно просунулися далі за все, що я бачила останнім часом на конференціях зі скла».
Нова система може записувати, зчитувати та зберігати 4,8 терабайта даних у крихітному шматочку скла площею 12 квадратних сантиметрів та завтовшки два міліметри. Ця технологія дозволяє вмістити таку кількість інформації в такий маленький простір шляхом нанесення 301 шару тривимірних пікселеподібних отворів, званих вокселями, які розташовуються один над одним. Для запису інформації лазер вводить дані на точну глибину скла за допомогою серії енергетичних імпульсів, кожен із яких триває близько однієї квадрильйонної частки секунди. Для заповнення скляної «книги» даними потрібно 48,9 кілоджоуля енергії, що відповідає калоріям, що містяться в половині брюссельської капусти. Оскільки дані розташовані шарами, читання одного шару дещо важке: мікроскоп фокусується на кожному шарі скла, а отримані зображення обробляються за допомогою машинного навчання для визначення відповідних символів.
Системи обробки даних можуть вносити помилки при читанні, запису або навіть під час зберігання, тому частина простору для зберігання у скляній книжці відводиться для корекції помилок. Дослідники перевірили, скільки додаткового простору необхідно для надійного читання та запису сектора у склі, та визначили, що для різних місць потрібен різний рівень надмірності.
Щоб визначити, як довго дані, що зберігаються у склі, залишаться доступними для читання, команда нагрівала його в печі при температурі до 500 градусів Цельсія, а потім вимірювала проходження світла через скло, щоб побачити, як воно змінилося. Екстраполяція даних показала, що скляні книги залишаться стабільними за температури 290 градусів Цельсія понад 10 000 років — і навіть довше за кімнатної температури.
Менке очікує, що нове скло матиме «високу довговічність», якщо його не розплавити, не розбити й не «забути у вологому підвалі». Раніше вона вивчала радіаційне пошкодження скла, і це скло демонструвало зміни у структурі через 10–20 років після пошкодження. Але дефекти були порожнинами, подібними тим, які витравлюються для запису даних. "Я вважаю, що ці порожнини дійсно стабільні в довгостроковій перспективі", - говорить Менке, тому що процес лазерного запису викликає більш незворотні зміни у склі, що використовується командою Microsoft Research. А оскільки порожнини знаходяться всередині скла, а не піддаються впливу зовнішнього середовища, ймовірність утворення тріщин знижується, додає вона, хоча «це, безумовно, заслуговує на довгострокове вивчення».
Нове дослідження не враховувало механічну напругу або корозію в рамках випробувань на довговічність, а те й інше, ймовірно, вплине на читання даних протягом тривалого часу. Крім того, щоб дані залишалися доступними для читання протягом століть, кожна людина або робот, який будь-коли працюватиме зі склом, повинен уникати випадкової втрати або помилкового прийняття його за частину футуристичного набору доміно.
З усім тим, ця технологія може стати значним покращенням порівняно з наявними системами архівного зберігання, такими як жорсткі диски, які можуть прослужити десятиліття або два, перш ніж їх потрібно замінити. Також розробляється технологія ДНК, яку можна використовувати як щільний і ефективний архів, хоча вилучення даних з цього носія набагато складніше.
