هارددیسک دیگر قدیمی شده؛ این تکه شیشه میتواند اطلاعات را تا ۱۰هزار سال ذخیره کند
مراکز داده در آستانهی تحولی بنیادین قرار دارند که میتواند امکان ذخیرهسازی اطلاعات در قطعات شیشهای را برای هزاران سال فراهم سازد. پژوهشگران مایکروسافت اخیراً فناوری نوآورانهای را توسعه دادهاند که با بهرهگیری از لیزر، دادهها را درون شیشه حکاکی میکند. این دستاورد، چشمانداز ایجاد کتابخانههای رباتیک مملو از تبلتهای شیشهای با ظرفیت ذخیرهسازی انبوه را پیش روی دانشمندان قرار داده است.
اتوماسیون سیستمهای ذخیرهسازی برای مدیریت حجم عظیم اطلاعات در بسترهای شیشهای، آینده زیرساختهای دیجیتال را دگرگون خواهد کرد. جهان مدرن بر پایهی جریان بیپایان دادهها استوار است؛ از شبکهی جهانی اینترنت و حسگرهای صنعتی گرفته تا دادههای علمی پیچیده در شتابدهندههای ذرات، همگی نیازمند لایههای امن و کارآمد برای نگهداری طولانیمدت هستند.
پژوهشهای پیتر کازانسکی در دانشگاه ساوتهمپتون انگلستان در سال ۲۰۱۴، نشان داد که لیزرها از توانایی کدگذاری صدها ترابایت داده در نانوساختارهای داخلی شیشه برخوردارند. این شیوهی ذخیرهسازی، پتانسیل ماندگاری فراتر از عمر کل جهان را داراست. بااینحال، روش مذکور در ابتدا برای مقیاسهای صنعتی غیرعملی به نظر میرسید و نیاز به بهینهسازیهای مهندسی داشت.
شیشه بهعنوان بستر ذخیرهسازی، مقاومت خیرهکنندهای در برابر دمای شدید، رطوبت و میدانهای مغناطیسی دارد
پروژه سیلیکا در مایکروسافت به سرپرستی ریچارد بلک، اکنون نسخهای کاربردی از فناوری مذکور را به نمایش گذاشته است. شیشه بهعنوان بستر ذخیرهسازی، مقاومت خیرهکنندهای در برابر دمای شدید، رطوبت و میدانهای مغناطیسی دارد. پایداری بالای این ماده باعث میشود برخلاف هارد درایوهای فعلی، به تعویض دورهای تجهیزات در بازههای زمانی کوتاه نیاز نباشد.
فرآیند ذخیرهسازی با بهرهگیری از لیزرهای فمتوثانیه آغاز میشود که پالسهایی با مدتزمان یک کوادریلیوم ثانیه تابش میکنند. این پالسها، دادهها را به شکل ساختارهای میکروسکوپی در لایههای نازک شیشه حکاکی میکنند. تیم پژوهش با افزودن بیتهای کنترلی به این ساختارها، نرخ خطا در فرآیندهای خواندن و نوشتن را به حداقل رسانده تا دقت سیستم تضمین شود.
بازخوانی اطلاعات با استفاده از ترکیبی هوشمند از میکروسکوپ و دوربینهای پیشرفته انجام میگیرد. تصاویر ثبتشده توسط یک الگوریتم شبکه عصبی پردازش و مجدداً به بیتهای دیجیتال تبدیل میشوند. تکرارپذیری بالای این چرخه و امکان خودکارسازی کامل، مسیر را برای ایجاد تأسیسات ذخیرهسازی که بهطور کامل توسط رباتها مدیریت میشوند، هموار کرده است.
بهگزارش نیوساینتیست، دستاورد اخیر دانشمندان نشان داد که میتوان ۴٫۸ ترابایت داده را در یک قطعه شیشهای کوچک به ابعاد ۱۲۰ در ۲ میلیمتر جای داد. این حجم از حافظه معادل ظرفیت ۳۷ دستگاه آیفون است که در فضایی حدود یکسوم حجم یکی از آنها ذخیره شده است. تراکم بالای اطلاعات در کنار ابعاد کوچک، بهرهوری فضایی مراکز داده را بهشکل چشمگیری افزایش میدهد.
آزمایشهای پایداری تسریعشده در کورههای حرارتی تأیید کرد که دادههای حکشده در دمای ۲۹۰ درجه سانتیگراد تا ۱۰هزار سال پایدار میمانند. طول عمر این بستر در دمای اتاق به مراتب بیشتر خواهد بود. محققان همچنین با آزمایش روی شیشههای بوروسیلیکات ارزانقیمت، در حال بررسی راههایی برای کاهش هزینههای تولید انبوه تبلتهای حافظه هستند.
ظهور سیستمهای جامع (End-to-End) در پروژهی سیلیکا، گام نهایی برای انتقال دانش از آزمایشگاه به مراکز داده محسوب میشود. فیزیک ذخیرهسازی نوری در شیشه سالهاست که شناخته شده، اما تبدیل آن به فناوری تجاری و پایدار، تحولی است که مایکروسافت رقم زده است. شرکتهای دیگری مانند اسفوتونیکس نیز اکنون به این حوزه ورود کردهاند.
چالشهای باقیمانده عمدتاً پیرامون هزینههای یکپارچهسازی کتابخانهها با زیرساختهای فعلی و افزایش ظرفیت هر قطعه تا ۳۶۰ ترابایت است. آرشیوهای ملی، مخازن علمی و سوابق فرهنگی، ایدهآلترین گزینهها برای بهرهبرداری از این تکنولوژی هستند. همکاری با برادران وارنر برای نگهداری ابدی آثار سینمایی، تنها بخشی از پتانسیلهای بیشمار این حوزه است.
واقعیتهای علمی پروژه حتی راه خود را به سینمای هالیوود و فیلم «مأموریت: غیرممکن» باز کرده است. تقابل واقعیت پژوهشی با تخیل سینمایی نشان میدهد که بشر در آستانهی دستیابی به حافظهای ابدی برای تمدن خویش است. این فناوری نهتنها از نظر فنی، بلکه از منظر پایداری زیستمحیطی نیز برترین گزینه برای آینده محسوب میشود.
جزئیات پژوهش در نشریهی نیچر منتشر شده است.