4 ноября в Орландо открылась ежегодная конференция Microsoft Ignite для разработчиков, в рамках которой софтверный гигант сделал немало важных анонсов. Пожалуй, наиболее интригующий среди них — Project Silica. Это весьма перспективная концептуальная технология по использованию кварцевого стекла для долгосрочного хранения данных. Прежде всего отметим, что идея использовать кварцевое стекло для долгосрочного хранения данных вовсе не нова и разработки в этом направлении ведутся разными компаниями уже давно. Например, Hitachi предлагала нечто подобное еще в 2011 году.
Объединив усилия, Microsoft и Warner Bros., успешно сохранили культовый фильм «Супермен» 1978 года. Оригинальную запись с четырех бобин пленки записали на небольшую заготовку кварцевого стекла толщиной 2 мм и размером 75×75 мм. Подобный кварцевый «диск» может вместить 75,6 ГБ данных. Это стало первой публичной демонстрацией жизнеспособности технологии.
В проекте Project Silica используются последние наработки в области сверхбыстрой лазерной оптики и искусственного интеллекта для хранения данных в кварцевом стекле. Инфракрасные лазеры Project Silica кодируют данные в вокселях (трехмерных эквивалентах пикселей, составляющих плоское изображение). В отличие от других оптических носителей, хранящих данные на поверхности чего-либо, Project Silica хранит данные внутри стекла. Например, кусок стекла толщиной 2 мм может содержать более 100 слоев вокселей.
Данные кодируются в каждом вокселе путем изменения силы и ориентации интенсивных лазерных импульсов, физически деформирующих стекло. Это похоже на создание перевернутых айсбергов на наноразмерном уровне, отличающихся глубиной, размером и рисунком канавок.
Чтобы считывать данные, алгоритмы машинного обучения декодируют те узоры, которые создает поляризованный свет, проходя через стекло. В отличие от магнитной ленты, которую надо проматывать, чтобы добраться до нужного места, алгоритмы могут быстро обратиться к любой точке стеклянного квадрата, что позволяет сократить задержку при считывании информации.
«Если вы достаточно пожили, то помните, как перематываются песни на кассетах: чтобы добраться до нужного места, требуется некоторое время, — говорит Ричард Блэк (Richard Black), главный инженер-исследователь программного обеспечения Microsoft. — В противоположность этому, чтение со стекла происходит очень быстро, потому что можно одновременно перемещаться по осям X, Y и Z».
Project Silica нацелен на хранение так называемых «холодных» данных — ценных архивов или таких данных, которые компании обязаны хранить, но к которым не нужно часто обращаться. Сюда могут входить медицинские записи, которые должны храниться в течение всей жизни пациента, финансовые отчеты, юридические контракты, информация о геологоразведке, планы градостроительства.
Как объясняют в Microsoft, объемы данных постоянно растут, а место на серверах не резиновое потенциал существующих технологий хранения данных истощается. Жесткие диски и магнитная лента, которые сейчас выступают основными технологиями для долгосрочного хранения данных быстро изнашиваются, требуя постоянной перезаписи и, следовательно, заметно повышая долгосрочные расходы на хранение. Например, Warner Bros., чтобы избежать проблем из-за старения носителей в собственных цифровых архивах, перезаписывает контент каждые три года.
Стеклянные носители могут стать более дешевым вариантом, поскольку записать данные на стекло достаточно всего один раз. Фемтосекундные лазеры с ультракороткими оптическими импульсами, обычно использующиеся в LASIK-хирургии, — перманентно изменяют структуру стекла, поэтому данные могут сохраняться веками.
Кварцевое стекло не требует ни энергозатратного кондиционирования для поддержания постоянной температуры, ни осушения воздуха, благодаря чему снижается воздействие на окружающую среду при больших объемах хранения данных. Оно может выдержать кипячение в воде, нагревание в духовке и микроволновой печи, мытье и чистку, размагничивание и другие воздействия окружающей среды, грозящие бесценным историческим архивам и культурным сокровищам.
Предстоит еще много работы для применения технологии в промышленных масштабах. Исследователям из Microsoft потребуется значительно увеличить скорость записи и чтения данных, а также их плотность. Но оба партнера видят перспективы в совместной работе, позволившей так далеко продвинуться. А Warner Bros. уже думает о создании собственной инфраструктуры для чтения данных из стеклянных архивов.
Project Silica — результат инвестиций Microsoft Azure в разработку новых, простых и дешевых технологий хранения данных, которые созданы специально для моделей облачных вычислений, а не основаны на обычных носителях, предназначенных для работы в компьютерах и аналогичных устройствах. И это лишь одна из множества перспективных идей исследовательского подразделения Microsoft Research для решения краткосрочных и долгосрочных задач Azure. Среди других видных разработок можно отметить подводные центры обработки данных (Project Natick), вычислительные мощности FPGA (Project Brainwave), новую оптику для облачных исследований (Optics for the Cloud) и попытки хранения информации в ДНК.
Можно также вспомнить, что в 2016 году Panasonic и Facebook объединились для создания систем архивного хранения данных на оптических дисках freeze-ray.
Источник: Microsoft