Усовершенствования в методах записи и чтения данных, а также новый способ хранения данных делают эту технологию более доступной, чем раньше.
Крупный план исследовательского оборудования для письма. (Изображение предоставлено Microsoft)
Благодаря революционным усовершенствованиям в технологии хранения данных на основе стекла от Microsoft обычная стеклянная посуда, например кастрюли и дверцы духовок, может хранить терабайты данных в течение 10 000 лет.
Технология, разрабатываемая под названием «Проект Silica» с 2019 года, постоянно совершенствуется. Сегодня (18 февраля) учёные рассказали о последних инновациях в журнале Nature.
В новом исследовании команда ученых показала, что данные можно кодировать на обычном боросиликатном стекле — прочном и термостойком материале, который часто используется для изготовления посуды, встречающейся на большинстве кухонь. Ранее ученые могли хранить данные только на чистом кварцевом стекле, которое дорого в производстве и доступно лишь в нескольких местах. Они также продемонстрировали несколько новых методов кодирования и считывания данных.
«Это достижение устраняет ключевые препятствия на пути к коммерциализации: стоимость и доступность носителей информации, — заявил соавтор исследования Ричард Блэк, менеджер по партнерским исследованиям в Microsoft, в заявлении. — Мы разработали технологию параллельной высокоскоростной записи и метод ускоренных испытаний на старение стекла, на котором нанесена информация. Это позволяет предположить, что данные сохранятся в целости как минимум 10 000 лет».
Команда записала 4,8 ТБ данных — это примерно 200 фильмов в формате 4K — на 301 слой в куске стекла размером 0,08 на 4,72 дюйма (2 на 120 миллиметров) со скоростью записи 3,13 мегабайта в секунду (МБ/с). Несмотря на то, что скорость записи намного ниже, чем у жестких дисков (примерно 160 МБ/с) или твердотельных накопителей (примерно 7000 МБ/с), ученые выяснили, что данные могут храниться более 10 000 лет. Большинство жестких дисков и твердотельных накопителей, напротив, служат до 10 лет.
Долговечность и стабильность являются основными преимуществами таких инноваций, как устройства хранения данных на основе стекла и керамики, которые используются в основном для архивирования, а не в повседневных устройствах. Теоретически эти альтернативные форматы хранения данных гораздо надежнее существующих и могут служить долгосрочным хранилищем для генерируемых нами данных.
Чтобы продемонстрировать эту идею, ученые из Microsoft ранее представили планы по сохранению музыки в Глобальном музыкальном хранилище в Норвегии. Эта новость появилась вскоре после другого независимого прорыва в области хранения данных с помощью ДНК, когда 360 ТБ данных удалось сохранить в ДНК длиной в полмили (0,8 км).
Сосредоточились на архивном хранении
В ходе исследования ученые сделали несколько открытий, которые в совокупности позволили повысить эффективность и экономичность процессов письма и чтения на стекле.
Во-первых, они подробно описали достижения в области технологии двулучепреломляющей воксельной записи с использованием лазерных импульсов. Двулучепреломление — это явление двойного лучепреломления, а воксели — это трехмерный эквивалент двумерных пикселей. Ученые разработали псевдоодиночный импульс — усовершенствованную версию предыдущих двух импульсов, — в котором один импульс может разделяться в зависимости от поляризации, образуя первый импульс для одного вокселя и второй импульс для другого.
Это стало возможным благодаря функции параллельной записи, которая позволяет одновременно записывать множество вокселей данных, расположенных в непосредственной близости друг от друга, что значительно увеличивает скорость записи.
Ученые также разработали новый тип хранения данных в виде «фазовых вокселей», в которых информация может быть закодирована в фазовом переходе — изменении фазы материала под воздействием изменений энергии и давления — стекла, а не в его поляризации, как в вокселях с двойным лучепреломлением. Это возможно с помощью всего одного импульса, и ученые также разработали новый метод считывания данных, хранящихся таким образом.
Наконец, команда нашла способ определить, как стареют данные, хранящиеся в вокселях стекла. С помощью этого метода и стандартных методов ускоренного старения они выяснили, что данные могут храниться более 10 000 лет.
В будущем команда разработчиков рассмотрит способы совершенствования технологий записи и чтения, в том числе усовершенствования лазеров, которые записывают данные на стеклянные накопители. Они также будут экспериментировать с различными составами стекла, чтобы найти идеальный материал для хранения данных в таком формате. Сообщает livescience