Без SSD та HDD: Microsoft тепер може зберігати дані до 10 000 років просто на склі

Microsoft заявила о существенном прорыве в хранении данных — компания научилась записывать терабайты информации на обычное боросиликатное стекло. Это широко распространенное стекло, из которого изготавливают кухонную посуду и дверцы духовок. Что важно, это достаточно надежный метод, который обеспечивает гарантийный срок хранения не менее 10 тыс. лет.

Технология хранения данных в стекле развивается с 2019 года в рамках инициативы Project Silica. 18 февраля ученые опубликовали новые результаты в журнале Nature. Основное изменение заключается в переходе от дорогостоящего чистого кварцевого стекла, доступного только из ограниченного количества источников, к обычному боросиликатному стеклу. Это напрямую снижает стоимость носителя и повышает его доступность.

«Прорыв устраняет ключевые барьеры для коммерциализации: стоимость и доступность носителей хранения», — заявил соавтор исследования Ричард Блэк, партнерский менеджер по исследованиям Microsoft. «Мы раскрыли науку параллельной высокоскоростной записи и разработали методику ускоренных тестов старения записанного стекла, что свидетельствует: данные будут оставаться неповрежденными не менее 10 000 лет».

В ходе эксперимента команда записала 4,8 ТБ данных — примерно 200 фильмов в 4K — в 301 слой на стеклянной пластине размером 2×120 мм. Скорость записи составляла 3,13 МБ/с. Для сравнения, жесткие диски записывают со скоростью около 160 МБ/с, а SSD — до 7000 МБ/с. То есть по скорости стекло существенно уступает, но по долговечности превосходит: типичные HDD и SSD служат около 10 лет.

Именно длительность хранения делает такие решения привлекательными прежде всего для архивов, а не для повседневных устройств. В теории стеклянные и керамические носители способны стать долгосрочными хранилищами для массивов данных, которые человечество генерирует ежедневно. Ранее Microsoft уже анонсировала намерение хранить музыку в Global Music Vault в Норвегии. Параллельно на рынке появляются альтернативы — например, независимые исследования ДНК-носителей, способных вместить 360 ТБ в 0,8 км ДНК.

Технически прорыв базируется на нескольких инновациях. Во-первых, усовершенствован метод записи двупреломляющих вокселей лазерными импульсами. Воксели — это 3D-аналог пикселей. Исследователи создали «псевдоодиночный импульс», который после поляризации разделяется и формирует данные сразу для двух вокселей. Дополнительно внедрили параллельную запись, когда много вокселей создаются одновременно в непосредственной близости, что повышает эффективность.

Во-вторых, появился новый тип хранения — фазовые воксели. В этом случае данные кодируются не через поляризацию, а через фазовый переход материала под действием изменений энергии и давления. Для этого достаточно одного импульса, и команда также разработала новый метод считывания таких данных.

Наконец, ученые научились определять старение вокселей в стекле и объединили этот подход со стандартными ускоренными тестами. Результат — подтвержденный ресурс более 10 тыс. лет.

Далее Microsoft планирует совершенствовать лазеры для записи, оптимизировать методы считывания и экспериментировать с различными составами стекла, чтобы найти идеальный материал.