Ученым удалось разработать систему, основанную на фемтосекундных лазерах и доступном боросиликатном стекле, что позволяет надежно хранить информацию. Эксперты прогнозируют, что данная технология обеспечит сохранение данных в течение 10 000 лет.
Сохранение и передача знаний имеют решающее значение для развития человечества. Важно передавать информацию о том, какие грибы ядовиты, как приготовить пиво, как эффективно лечить и обучать. Благодаря письменности каждое поколение получает возможность опираться на накопленные знания, а не начинать с нуля. Однако ни один из способов хранения информации не гарантирует ее сохранность навсегда: устная традиция подвержена искажениям в зависимости от рассказчика, глиняные изделия могут разбиться, бумага разрушается, а магнитные диски и твердотельные накопители подвержены физическому износу и потере заряда.
В настоящее время рекомендуется периодическая перезапись данных на жестких дисках каждые 10 лет, что является достаточно затратным и сложным процессом. Существуют и другие варианты, например, использование алмазных накопителей или ДНК, но все равно приходится идти на компромиссы по стоимости технологии ради плотности записи данных или долговечности хранения.
Стекло рассматривалось как перспективный материал для нового стандарта долгосрочного хранения информации. Данные записывались и считывались с его поверхности при помощи лазера, однако на текущем этапе развития технологии либо лазерные системы были слишком сложными, либо стекло – слишком дорогим и редким, несмотря на его способность сохранять информацию на протяжении миллиардов лет.
В рамках проекта компании Microsoft удалось Silica создать систему, использующую очень доступное боросиликатное стекло и фемтосекундные лазеры для записи и считывания информации. Специалисты считают, что данные сохранятся в таком стекле на 10 000 лет даже при температуре 290 градусов Цельсия. Статью об этом исследователи опубликовали в журнале Nature.
Ричард Блэк (Richard Black), возглавляющий в Microsoft Research проект Silica по хранению данных в стекле, рассказал, что этот материал «выдерживает легкие формы пренебрежения». Оно дешево, легко доступно, стекло можно поцарапать, прокипятить или нагреть без потери данных, не нужна энергия на их сохранение после записи.
Боросиликатное стекло используют для изготовления посуды и лабораторного оборудования, технология проста и известна. В отличие от кварцевого стекла, с которым работали другие исследователи, боросиликатное слишком прочное, чтобы создать в нем лазером пустоты. Но лазер может изменить показатель преломления облученной области. И эти изменения можно распознать под микроскопом.
Каждый лазерный импульс вызывает изменение показателя преломления в области, размеры которой составляют приблизительно 100 x 100 x 2000 нанометров. Глубину фокусировки лазера изменяют для выбора слоя стекла, предназначенного для записи. Чтобы достичь скорости записи в 65,9 мегабит в секунду, исследователи разделили лазерный луч на четыре отдельных пучка. Несмотря на то, что этот показатель все еще ниже скорости записи на магнитную ленту, ученые стремятся увеличить количество лазерных пучков для повышения скорости записи.
Для получения данных необходимо пропускать свет через стекло и записать получившийся рисунок с помощью микроскопа. Эти данные алгоритмически очищаются от помех и расшифровываются специальным программным обеспечением.
Инженеры проекта Silica роботизировали работу лазеров и микроскопа, у них есть рабочая полностью автоматизированная система архивации данных. Они продемонстрировали, фильмы, музыка и элементы компьютерных игр могут быть сохранены на стеклянных пластинах. При этом плотность записи данных составляет 1,59 гигабита на кубический миллиметр для 301 слоя.
В то же время, группа исследователей под руководством Блэка заканчивает свою работу Microsoft пока не объявляла никаких планов по коммерциализации технологии. Ученые при этом уверены, что будущее хранения данных — за стеклом.