От десетилетие Microsoft усъвършенства технология за съхранение с висока плътност, която използва стъкло, лазери и камери и гарантира, че записаните данни ще останат непокътната в продължение на хилядолетия. Сега стъклените „чипове“ вече могат да се правят и с обикновено кухненско стъкло.
Проектът „Силиций“ вече бе показван няколко пъти на света: през 2019 г. върху пластина от силициево стъкло с размер на подложка за чаши, която съдържаше филма „Супермен“ от 1978 г., а после със стократно увеличен капацитет – от около 75 GB до над 7 TB през 2023 г.
Компанията казва, че е постигнала голям пробив откъм материал. Вместо да разчита на скъпо разтопено силициево стъкло, актуализираният метод за запис работи с обикновено, евтино боросиликатно стъкло – същият вид, който се използва в кухненските съдове.
Това би трябвало да направи технологията много по-лесна за внедряване, особено когато се вземат предвид приложенията, за които може да се използва: медицински, индустриални и научни данни, архивиране, набори от данни за изкуствен интелект и медийни библиотеки от гигантски издатели на филми, музика и литература.
Как работи стъклената памет?
Технологията използва здраво стъкло, устойчиво на вода, температурни промени и магнитни смущения, които биха унищожили нормален твърд диск на компютъра. Вместо да се използват магнити или химикали, които могат да избледнеят, се разчита на много бърз лазер (наречен фемтосекунден лазер), за да се създадат малки, постоянни следи дълбоко в стъклото.
Тези следи се наричат воксели. Можем да си ги представяме като 3D пиксели. Лазерът всъщност променя физическата структура на стъклото, така че кодираните данни са заключени и не могат лесно да бъдат изтрити или променени, след като бъдат записани.
Project Silica записва данни на стотици слоеве по цялата 2-милиметрова дебелина на стъклото.
За да видят колко дълго данните остават непокътнати, учените от Microsoft са използвали тестове за ускорено стареене, при които „изпичат“ стъклото при изключително високи температури, за да симулират изминаването на хиляди години. Те открили, че данните остават стабилни дори при 290°C, което означава, че ще издържат над 10 000 години при нормални стайни температури.
Системата използва машинно обучение, за да прочете обратно вокселите. Дори ако има малки несъвършенства в стъклото или процеса на писане, системата използва процес, известен като корекция на грешките, за да запълни празнините и да гарантира, че информацията се извлича точно както е била запазена.
Боросиликатно стъкло
Екипът вече е постигнал всичко това в предишни години. В статия, публикувана в Nature тази седмица, изследователите на проекта отбелязаха, че могат да преминат от среда от разтопен силициев диоксид към потенциално всяка прозрачна среда, като например издръжливото боросиликатно стъкло. С най-новата версия на технологията екипът установи, че квадратно парче стъкло с размери 120 мм може да съхранява малко над 2 TB данни със скорост на запис от 18,4 Mbps.
Това стана възможно благодарение на нов метод за „маркиране“ на стъклото за съхранение на информация – от двулъчепречупващи воксели, които изискват двуетапен процес за създаване на микроскопични игловидни структури в стъклото, до „фазови“ воксели, които позволяват по-бързо четене и запис с по-опростен хардуер.
Старият метод кодираше данни, като променяше начина, по който стъклото взаимодейства с поляризираната светлина. Новият метод „фазов воксел“ работи по различен начин – той леко променя физическата структура на самото стъкло, което променя начина, по който светлинните вълни преминават през него. Голямата победа тук е, че е необходим само един лазерен импулс, за да се създаде една от тези точки. А това прави метода по-прост и по-евтин. Недостатъкът е, че близките точки си пречат повече, но екипът реши това, използвайки модел за машинно обучение, за да декодира данните точно.
Капацитет
Навярно вече сте забелязали, че става дума за много по-нисък капацитет? Това е компромисът с фазовите воксели. Но той идва с предимството на използването на по-опростен хардуер за четене и запис.
И вместо да записват данните точка по точка, учените са разработили система, която разделя лазерния лъч, за да записва много точки едновременно. Те са използвали малките светлинни проблясъци, които се появяват като страничен ефект от записа, за да калибрират автоматично и да контролират процеса в реално време.
С това Microsoft ни приближава приближава много по-близо до въвеждането на дългосрочна система за съхранение на данни, която може да намерим приложение в близко бъдеще и да ни осигури дълготрайно и надеждно съхранение на данни.
