Microsoft научилась навечно записывать данные в квадратах из посудного стекла — до 1,5 Тбайт в гранёном стакане

В следующем году исполнится десять лет, как компания Microsoft объявила о разработке технологии Project Silica для записи информации в толще стекла для длительного хранения. Проект предусматривал пассивную и устойчивую к внешней среде систему архивирования информации не менее 10 000 лет. Ранее компания говорила о записи данных на относительно дорогом кварцевом стекле. Но возник прорыв — теперь данные можно записать на термостойком боросиликатном стекле.

Помимо перехода на носители из боросиликатного стекла (такое есть в каждом доме в дверцах духовок и в посуде), исследователи Microsoft Research улучшили технологию Silica ещё по ряду направлений, потенциально делая её дешевле и доступнее. И хотя для записи данных в толще стекла продолжает использоваться очень дорогой фемтосекундный лазер (а как иначе достичь высокого пространственного разрешения?), количество импульсов света для записи каждого вокселя — пространственного «бита» данных — резко сократилось.

Так, если раньше для формирования в стекле его изменённой структуры (которая и есть воксель) требовалось четыре или больше импульсов лазера, то теперь их достаточно два и даже один. Если запись ведётся по исходной технологии Silica с целью создать воксель, меняющий поляризацию света, то новая технология предполагает разделение каждого импульса на два, один из которых создаёт в стекле базовые изменения для формирования вокселя, а второй меняет поляризационные свойства другого вокселя, ранее созданного как базовый. Компания называет это псевдо-одиночным импульсом.

Другой режим записи просто работает с одним импульсом, каждый из которых создаёт в стекле воксель с фазовым переходом в структуре носителя. Это новый режим записи с фазовым сдвигом. И если раньше запись и декодирование данных опиралось на выявление поляризации в ответных импульсах света, то фазовый сдвиг — это новый метод, декодирующий данные по убеганию или отставанию фазы света при считывании каждого вокселя. Этот метод также упрощает платформу не ухудшая надёжность хранения данных.

Что важно для ускорения работы со стеклянными носителями, создан новый метод параллельной записи множества вокселей, даже расположенных рядом, что потребовало разработать технологию оценки температурных характеристик стекла в режиме реального времени. Также компания смогла упростить систему считывания вокселей, уменьшив количество камер с трёх–четырёх до одной. Наконец, были улучшены алгоритмы коррекции ошибок, в чём сильно помогли технологии искусственного интеллекта.

На сегодняшний день ёмкость стеклянного носителя размерами 120 × 120 × 2 мм достигает 4,8 Тбайт на кварцевом стекле (плотность 1,59 Гбит/мм³, 301 слой) и около 2 Тбайт на «посудном» стекле (258 слоёв). Нехитрые расчёты показывают, что в обычном гранёном стакане можно записать до 1,5 Тбайт данных. На изображении выше показана пластина с копией Microsoft Flight Simulator.

Скорость записи выросла, хотя пока уступает современным накопителям, зато долговечность подтверждена ускоренными тестами старения — данные сохраняются минимум 10 000 лет даже при повышенных температурах. В кварце скорость записи достигает 25,6 Мбит/с, в стекле — 65,9 Мбит/с. Компания продолжит совершенствовать технологию, намереваясь, как минимум, начать с её внедрения для хранения данных в облаках.