Microsoft-it, çipi prej qelqi ruan terabajtë të dhënash për 10 000 vjet

Njohuritë tona për të kaluarën vijnë nga pllaka guri dhe pergamenë e vjetër. Por mijëra vjet më vonë, pasardhësit tanë mund të mësojnë për jetën tonë nga një fetë e hollë qelqi që mbart një ngarkesë mbresëlënëse të dhënash të gjitha falë fizikës që tingëllon në kufijtë e magjisë.

Sot, Projekti Silica i Microsoft zbuloi përparimet më të fundit teknologjike në atë që në thelb është ruajtja e të dhënave të ndjeshme me xham të modifikuar me lazer. I përshkruar në një punim në revistën Nature, sistemi, i quajtur Silica, funksionon disi si një CD shumëdimensional. Por aspekti revolucionar – ndoshta i çuditshëm – i teknikës është se ai shfrytëzon vetitë e dritës për të koduar gigabajt të dhënash brenda një katrori të vogël qelqi borosilikal me trashësi afërsisht 0.08 inç (2 milimetra).

Për më tepër, materiali teorikisht mund të zgjasë 10,000 vjet, duke e bërë atë potencialisht pajisjen më të mirë për ruajtjen e informacionit.

“Ne po e zgjidhim ‘Epokën e Errët Dixhitale’”, tha për Shkence.info Peter Kazansky, një fizikant optik në Universitetin e Southampton në Mbretërinë e Bashkuar, i cili nuk ishte i përfshirë në punën e re. “Të dhënat tona aktuale mbahen në pjata magnetike të brishta që po kalben vazhdimisht; ky hulumtim siguron që trashëgimia jonë dixhitale të bëhet e përhershme.”

Silica është një teknologji e përparuar e ruajtjes optike që ndryshon fizikisht një sipërfaqe me rreze drite për të koduar të dhënat. Për shembull, filmat në një DVD gdhenden në sipërfaqen e diskut me teknologji lazeri që lexuesit e DVD-ve ta deshifrojnë. Megjithatë, përparimet e shpejta në teknologjinë cloud dhe atë dixhitale i eliminuan shpejt opsionet e ruajtjes fizike, të paktën për publikun e gjerë.

“Por gjithmonë flitej se si ruajtja optike mund të përdoret për ruajtje arkivore në nivel komercial ose industrial”, shpjegoi për Shkence.info gjatë një telefonate James Chon, një fizikant optik në Universitetin e Teknologjisë Swinburne në Australi.

Chon, i cili nuk ishte i përfshirë në punën e re, mori pjesë në një kërkim që demonstroi eksperimentalisht mundësinë e shfrytëzimit të vetive fizike të dritës si një “dimension” shtesë për ruajtjen e të dhënave. Chon dhe kolegët e tij të atëhershëm në Universitetin e Southampton përdorën lazerë femtosekondë – pulse drite jashtëzakonisht të shpejta – për të prodhuar material qelqi për kodimin e informacionit.

Ekipi i Kazansky-t e zhvilloi më tej këtë teknologji në vitet në vijim – madje duke dërguar në hapësirë ​​një version të gdhendur në xham të trilogjisë Foundation të Isaac Asimov – derisa tërhoqi vëmendjen e studiuesve të Microsoft.

“Ne e kuptuam se nëse mund ta zbutnim fizikën dhe ta shkallëzonim atë, ekzistonte potenciali që [qelqi i modifikuar me lazer] të ishte shkatërrues si një teknologji e ruajtjes arkivore”, tha për Shkence.info gjatë një telefonate Richard Black, drejtori i kërkimit i Projektit Silica.

Projekti Silica filloi rreth tetë vjet më parë, me një ekip shumëdisiplinor inxhinierësh mekanikë dhe elektronikë, shkencëtarësh kompjuterash dhe specialistësh optikë. Për të identifikuar nevojat e konsumatorëve, ekipi zhvilloi diskutime të gjata me organizata si Arkivi Kombëtar, muzetë dhe industria e argëtimit.

“Këto janë organizata [me] të dhëna me vlerë shumë të lartë që duan t’i ruajnë për një kohë shumë të gjatë”, tha Black. Ata “interesohen shumë për llojin e medias ku mbahen të dhënat e tyre – idenë se nuk ka asnjë virus malware, aktor të sponsorizuar nga shteti ose çfarëdo që mund të hyjë dhe të ndryshojë arkivin”, shtoi ai.

Black vuri në dukje se opsionet ekzistuese, të tilla si ruajtja e të dhënave me shirit magnetik, e ofronin këtë deri në një farë mase, por të gjitha përfundimisht konsumohen. Shkurt, ajo që dëshironin këto organizata ishte media që mund t’i mbijetonte “neglizhencës së mirë” ose që “thjesht mund ta vendosje në raft dhe ta harroje”, shpjegoi Black.

Risia kryesore e Silica qëndron në teknikën e saj të re të modifikimit, të cilën ekipi e quan vokseli i fazës. Ndryshe nga plani i Southampton, vokselet e fazës përdorin ndryshimet në gjatësitë e valëve të fazës së dritës për të regjistruar të dhëna në voksele, ose një ekuivalent tre-dimensional të një pikseli. Duhet vetëm një “zhurmë” e vetme e lazerit femtosekondë për të gdhendur vokselet në sipërfaqen e qelqit.

Për demonstrimin në punim, ekipi gdhendi 301 shtresa voxel-i, por çipi i qelqit ka kapacitetin për të ruajtur 4.8 terabajt të dhëna – ekuivalente me rreth 2 milionë libra të shtypur ose 5,000 filma me definicion ultra të lartë, sipas një raporti shoqërues News & Views.

Gjetja e qasjes më të mirë ishte një seri eksperimentesh provë-gabim që ndonjëherë merrnin kthesa të papritura, tha Black. Për shembull, ndryshe nga plani i Southampton, Silica vepron në katër dimensione (vokseli fizik plus fazat e dritës) në vend të pesë.

“Kjo është kundër intuitës, por zgjedhja e katërt ishte më e mirë se pesë”, tha Black. Vendimi përmirësoi efikasitetin e energjisë dhe kapacitetin e përgjithshëm për paketimin e grupeve të të dhënave më të dendura, shtoi ai.

Silica është gjithashtu kryesisht qelq borosilikat, një material që gjendet në shumicën e kuzhinave. Është materiali nga i cili janë bërë shumica e produkteve Pyrex dhe mbulesa gjysmëtransparente për dyert e furrave.

Kazansky e quajti zgjedhjen e materialit një “zgjedhje pragmatike inxhinierike”, duke shtuar se ishte “i impresionuar nga shkallëzueshmëria – përdorimi i shkrimit me shumë rreze dhe reagimeve me lak të mbyllur tregon një rrugë të qartë drejt rendimentit industrial”.

Chon vuri në dukje gjithashtu se Silica pasqyronte një “amalgamë” të jashtëzakonshme të përparimeve të shumta dhe më të vogla në inxhinierinë optike që “përmban një mori teknologjish të ndryshme moderne për regjistrim të shpejtë, lexim, ruajtje arkivore e kështu me radhë”.

“Një nga gjërat që kemi bërë me hulumtimin tonë është se në mënyrë efektive kemi hequr të gjitha sfidat shkencore – tani, bëhet fjalë vetëm për lazerin”, tha Black. Duke pasur parasysh thjeshtësinë relative të teknikës së modifikimit, sfidat e mbetura qëndrojnë kryesisht te lazerët femtosekondë, të cilët Black beson se duhet të shohin përparime së shpejti.

Megjithatë, qëndrueshmëria e silicës duhet të ofrojë përfitime të mëdha për studiuesit, inxhinierët dhe më shumë, veçanërisht tani që jetojmë në një epokë të mbingarkesës së informacionit.

Me Silica-n, përdoruesit “mund t’i shkruajnë të dhënat në xham dhe, pasi të jenë gati, gjithçka është gati—nuk ka asnjë kosto të vazhdueshme”, tha Black. “Dhe kur flasim me njerëzit, ky është në fakt një ndryshim shumë i madh. Kjo do të ndryshojë mënyrën se si mendojmë për ruajtjen e të dhënave dhe arkivimin.”