Większość światowej pamięci cyfrowej żyje na kredyt. Dyski twarde i taśmy magnetyczne zużywają się w ciągu kilku lat, wymuszając ciągłe kopiowanie danych, aby zapobiec ich zniknięciu. Problem narasta, bo ilość informacji podwaja się mniej więcej co kilka lat, a sprzęt, który je przechowuje, zawodzi w znacznie krótszym czasie. Teraz naukowcy z Microsoft Research testują rozwiązanie, które mogłoby zmienić reguły gry – przechowywanie danych wewnątrz szkła, gdzie mogą przetrwać ponad 10 000 lat bez zasilania i konserwacji.
W niedawnym pokazie cienka płytka ze szkła borokrzemowego – żaroodpornego materiału używanego w kolbach laboratoryjnych – pomieściła niemal dwa terabajty informacji i pozwoliła na ich bezbłędny odczyt. Wewnątrz płytki o grubości zaledwie 2 milimetrów 258 warstw danych utworzyło gęsty zapis w tafli o szerokości około 12 centymetrów. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.
(A) Dane są odbierane od użytkownika i przygotowywane jako strumień bitów (kompresja, szyfrowanie, korekcja błędów FEC).
(B) Bity są kodowane jako symbole odpowiadające konfiguracji modulatora.
(C, D) Próbka szkła trafia do podsystemu zapisu; wiązka lasera porusza się względem szkła, zapisując symbole warstwa po warstwie, od dołu do góry.
(E) Dane mogą być bezpiecznie przechowywane w szkle przez ponad 10 000 lat.
(F) Do odczytu używany jest zautomatyzowany mikroskop z kamerą rejestrującą obrazy 2D każdej warstwy vokseli.
(G) Obrazy trafiają do dekodera w celu odzyskania danych użytkownika.
Światło zamiast wypalania, voksele zamiast bitów
Zamiast żłobienia powierzchni system wykorzystuje lasery femtosekundowe – impulsy światła trwające ułamek bilionowej części sekundy – do wprowadzania subtelnych zmian wewnątrz szkła. Każdy impuls nieznacznie zmienia sposób, w jaki szkło zagina światło, pozostawiając mikroskopijny ślad przechowujący dane. Ponieważ informacje znajdują się wewnątrz materiału, a nie na jego powierzchni, są znacznie mniej podatne na zarysowania czy codzienne uszkodzenia.
Odczyt działa w odwrotnym kierunku – naukowcy prześwietlają szkło i rejestrują wzory za pomocą kamery mikroskopowej. Każdy maleńki ślad, znany jako voksel, reprezentuje porcję danych w trzech wymiarach. Oprogramowanie interpretuje wzory, rekonstruuje dane i koryguje drobne błędy.
Materiał okazał się odporny na zarysowania, wrzącą wodę i wysoką temperaturę bez utraty zapisanych danych. Jak ujął to jeden z badaczy, system może przetrwać „łagodne zaniedbanie” – nie wymaga starannej konserwacji, by nadal działać.
CYNICZNYM OKIEM: Ludzkość nie potrafi utrzymać pokoju dłużej niż kilka dekad, ale już planuje przechowywanie danych na 10 000 lat. Optymizm godny gatunku, który wciąż nie nauczył się robić kopii zapasowych.
Superman w szkle i droga do komercjalizacji
To nie jest wyłącznie eksperyment laboratoryjny. W ramach projektu przechowano już realne treści, w tym film Superman oraz długoterminowe archiwa muzyczne, co dowodzi, że technologia działa z rzeczywistymi danymi. Peter Kazansky z Uniwersytetu w Southampton, który wcześniej wykazał, że laserowe ślady w szkle mogą pomieścić gęste dane, podsumował to zwięźle.
„Jeśli chcesz wysłać wiadomości w przyszłość, nie ma nic lepszego niż przechowywanie ich w szkle” – stwierdził naukowiec.
Prędkość pozostaje jednak przeszkodą. Obecnie system zapisuje dane przy użyciu wielu wiązek lasera naraz, osiągając około 66 megabitów na sekundę. To wciąż wolniej niż tradycyjne taśmy, ale konstrukcja mogłaby ulec poprawie poprzez dodanie większej liczby wiązek i zwiększenie przetwarzania równoległego.
Microsoft nie ogłosił planów przekształcenia systemu w produkt komercyjny. Przechowywanie w szkle znajduje się w fazie przejściowej – technicznie obiecujące, ale czekające na jasną ścieżkę do codziennego użytku. Przyszły postęp zależy teraz mniej od tego, czy technologia działa, a bardziej od tego, jak tanio można ją skalować.
Każdy system archiwalny w świecie rzeczywistym będzie również potrzebował robotyki, redundancji i stabilnej obsługi. Systemy archiwalne mają znaczenie tylko wtedy, gdy instytucje mogą sobie na nie pozwolić, obsługiwać je niezawodnie i ufać im przez długi czas.
CYNICZNYM OKIEM: Szkło przetrwa 10 000 lat, ale Microsoft nie ogłosił planów komercjalizacji. Pewnie czekają, aż subskrypcja Office 365 obejmie również wieczność.
Nawet jeśli przechowywanie w szkle nigdy nie stanie się produktem masowym, przesłanie płynące z badań jest jednoznaczne – pamięć cyfrowa nie musi blaknąć na dyskach magnetycznych ani degradować się na taśmie. W odpowiedniej formie może przetrwać w szkle dłużej niż cywilizacje, które ją stworzyły. Pytanie, czy ktokolwiek za 10 000 lat będzie miał ochotę oglądać Supermana, pozostaje otwarte.
