В Microsoft показали, как записывать почти 5 ТБ информации на тонкую стеклянную пластину и хранить её до 10000 лет без перезаписи. Проект Project Silica вышел на новый этап — данные научились кодировать не в редком очищенном кварце, а в массовом боросиликатном стекле, знакомом по кухонной утвари и жаростойким панелям.
Исследование опубликовано 18 февраля в журнале Nature, где команда описала технологические изменения, позволившие перейти к более доступному материалу и сохранить экстремальный срок жизни архива.
Project Silica стартовал в 2019 году и долго зависел от дорогого носителя. Ранние прототипы требовали плавленый кварц с высокой степенью очистки. Производство обходилось дорого, поставки ограничены. Боросиликатное стекло оказалось куда практичнее — прочное, устойчивое к температурным скачкам, массово выпускаемое. Переход к нему не символический, а прагматичный. Уходят два барьера — стоимость и логистика.
В эксперименте на пластине размером 2 на 120 миллиметров разместили 4,8 ТБ данных. Это сопоставимо примерно с 200 фильмами в формате 4K. Запись распределена по 301 внутреннему слою, не по поверхности, а в объёме. Скорость составила 3,13 МБ в секунду.
Для сравнения, традиционные жёсткие диски работают на скорости около 160 МБ в секунду, твердотельные решения доходят примерно до 7000 МБ в секунду. Но скорость здесь не главный ориентир. Инженеры оценивают срок сохранности носителя в 10000 лет, тогда как обычные HDD и SSD рассчитаны в среднем примерно на 10 лет эксплуатации.
Объёмы информации растут лавинообразно, часть из них требуется хранить десятилетиями — научные архивы, медиаколлекции, культурные фонды, правовые документы. Текущие носители приходится регулярно обновлять, переносить массивы, следить за совместимостью оборудования. Параллельно развиваются альтернативы с акцентом на долговечность — стекло, керамика, даже биологические носители.
В Microsoft ранее обсуждали сохранение музыкального наследия в норвежском хранилище Global Music Vault. В публикации также отмечается прогресс в области ДНК-хранения — исследователи указывают, что 360 ТБ можно закодировать в молекулярной цепочке длиной около 0,8 километра.
Внутри стеклянной пластины лазером формируются микроскопические структуры — воксели. Их можно представить как трёхмерные пиксели, расположенные не на плоскости, а в глубине материала. Каждый такой элемент обладает заданными оптическими свойствами.
Один из применяемых эффектов — двулучепреломление. Материал по-разному пропускает свет в зависимости от поляризации. Лазер создаёт структуру, меняющую прохождение луча, и по этому отличию считывается информация. Ранее для формирования одного элемента требовалось два лазерных импульса. Теперь команда использует схему с псевдоодиночным импульсом, который после разделения по поляризации выполняет работу сразу двух. В результате за один цикл создаются два вокселя, что упрощает архитектуру системы и ускоряет процесс.
Лазер формирует множество структур почти одновременно и на минимальном расстоянии друг от друга. Процесс больше не выглядит как последовательное нанесение метки за меткой. Производительность растёт за счёт количества элементов, создаваемых в одинаковый промежуток времени.
Издание Nature сообщает, что именно сочетание нового импульсного режима и параллельной архитектуры позволило выйти на практический уровень. Эксперты проекта считают, что технология рассчитана не на повседневные рабочие файлы, а на холодные архивы, где приоритет — максимальная сохранность.
