Для человечества критически важно хранить и передавать знания. Какой гриб — ядовитый, как варить пиво, как эффективно лечить и учить? Письменность позволила каждому поколению не узнавать это с нуля. При этом ни один из носителей информации не обеспечивает ее вечное хранение: устная передача очень зависит от рассказчика, глина бьется, бумага истлевает, магнитные жесткие диски механически изнашиваются, твердотельные перестают держать заряд.
Сейчас жесткие диски рекомендуют перезаписывать каждые 10 лет, это трудоемко и дорого. Есть альтернативы — алмазы или даже ДНК, но все равно приходится идти на компромиссы по стоимости технологии ради плотности записи данных или долговечности хранения.
Хорошим претендентом на новый стандарт долгосрочного хранения данных уже считали стекло. Данные в него записывали и считывали лазером, но до сих пор в этой системе либо лазеры оказывались слишком сложными, либо стекло — дорогим и экзотическим, хотя и обеспечивающим сохранность данных на миллиарды лет.
Компания Microsoft смогла в рамках проекта 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 меняет показатель преломления в области размером около 100 x 100 x 2000 нанометров. Слой стекла для записи выбирают изменением глубины фокусировки лазера. Исследователи разделили лазерный луч на четыре пучка, чтобы добиться скорости записи 65,9 мегабита в секунду. Это все еще медленнее записи на магнитную ленту, но ученые работают над увеличением количества пучков лазера для повышения скорости записи.
Для считывания данных нужно пропустить 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, что могут хранить фильмы, музыку и элементы компьютерных игр в стеклянных пластинах. Плотность записи данных — 1,59 гигабита на кубический миллиметр для 301 слоя записи.
При этом команда Блэка завершает свою исследовательскую работу, а Microsoft пока не объявляла никаких планов по коммерциализации технологии. Ученые при этом уверены, что будущее хранения данных — за стеклом.