مایکروسافت از آرشیو ۱۰ هزار ساله روی شیشه رونمایی کرد

به گزارش پیوست،‌ پژوهشگران در مقاله منتشر شده تصریح می‌کنند که یک صفحه شیشه بوروسیلیکات (همان ماده‌ای که در تجهیزات آزمایشگاهی و ظروف مقاوم آشپزخانه استفاده می‌شود) با ابعاد ۱۲۰ میلی‌متر مربع و ضخامت تنها ۲ میلی‌متر می‌تواند ۴.۸ ترابایت داده، در ۳۰۱ لایه سه‌بعدی را با طول عمر تخمینی بیش از ۱۰ هزار سال ذخیره کند.

محققان مایکروسافت تاکید کرده‌اند که شیشه ماده‌ای است برای ذخیره «تقریبا دائمی» اطلاعات، چرا که در برابر عوامل محیطی اصلی از جمله آب، گرما،‌ گردوغبار و میدان‌های الکترومغناطیسی مقاوم است و این ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای جذاب برای آرشیوهای بلندمدت سازمانی، علمی و دولتی تبدیل می‌کند.

چرا جهان به فناوری جدید آرشیو نیاز دارد؟

زمان‌بندی تحقیقات جدید مایکروسافت تصادفی نیست. طبق داده‌های صنعت ذخیره‌سازی، حجم داده‌های جهانی تقریبا هر سه سال دو برابر می‌شود، در حالی که بیشتر رسانه‌های ذخیره‌سازی فعلی عمر محدودی دارند. علاوه بر این در دهه‌های اخیر داده‌های دیجیتال به بخش مهمی از تاریخ بشری تبدیل شده‌اند و حالا ذخیره و آرشیو بلند‌مدت این داده‌ها اهمیت بیشتری دارد.

در حال حاضر رایج‌ترین ابزار آرشیو سازمانی، نوار مغناطیسی (LTO Tape) است که ظرفیت ۳۰ تا ۴۰ ترابایت دارد اما عمر ذخیره‌سازی آن حدود ۳۰ سال است و هر ۵ تا ۱۰ سال باید داده را به نسل جدید سخت‌افزار مهاجرت داد.

تحلیلگران می‌گویند مشکل اصلی نوارها خرابی فیزیکی نیست، بلکه هزینه‌های عملیاتی است آنها است که مواردی چون تغییر نسل درایوها، پایان پشتیبانی نرم‌افزاری، نیاز به به‌روزرسانی ربات‌های ذخیره‌سازی و نگهداری در محیط‌های کنترل‌شده دمایی را شامل می‌شود و به همین دلیل، هزینه واقعی آرشیو داده بیشتر از قیمت رسانه ذخیره‌سازی است.

پروژه سیلیکا چگونه داده را روی شیشه می‌نویسد؟

فناوری مایکروسافت از لیزرهای فمتوثانیه‌ای برای ذخیره داده روی شیشه استفاده می‌کند که پالس‌های لیزری فوق‌سریع است و داده را به ساختارهای سه‌بعدی بسیار ریز به نام Voxel داخل شیشه تبدیل می‌کنند.

سرعت نگارش داده این فناوری ۲۵.۶ مگابیت بر ثانیه برای هر پرتو است و حدود ۱۰.۱ نانوژول برای هر بیت انرژی مصرف می‌کند و از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های آن نیز ذخیره‌سازی سه‌بعدی واقعی داخل ماده است.

پژوهشگران دو روش رمزگذاری معرفی را نیز برای ذخیره‌سازی داده به این روش معرفی کرده‌اند.  روش اول Birefringent نام دارد که براساس آن ویژگی‌های قطبش نور در شیشه تغییر می‌کند. روش دیگر و نوآورانه این تحقیقات نیز Phase Voxels است که تنها به یک پالس لیزر نیاز دارد، روی شیشه بوروسیلیکات ارزان‌تر کار می‌کند و با کمک مدل‌های یادگیری ماشین خطاهای خواندن داده را اصلاح می‌کند.

چگونه دوام ۱۰ هزار ساله داده‌ها روی شیشه تایید شد؟

ادعای طول عمر بر اساس ترکیبی از دو روش علمی است تایید شده است.

• اولی اندازه‌گیری اپتیکی غیرمخرب برای بررسی تخریب وکسل‌ها
• و دوم آزمایش‌های پیری شتاب‌یافته روی نمونه‌هایی از شیشه که داده روی آنها نوشته شده است

نتایج این دو روش نشان داد که داده‌ها حتی تحت شرایط تسریع‌شده تخریب نیز می‌توانند بیش از ۱۰ هزار سال پایدار بمانند.

یکی از ویژگی‌های مهم این فناوری، غیرقابل بازنویسی بودن داده‌ها است. اطلاعات به‌صورت تغییرات دائمی نوری در شیشه ثبت می‌شوند و در نتیجه امکان پاک‌کردن یا تغییر داده وجود ندارد و خطر حملات باج‌افزاری را کاهش می‌دهد.

آیا این فناوری جایگزین نوار مغناطیسی می‌شود؟

با وجود مزیت چشمگیر دوام داده در این فناوری، در کوتاه‌مدت بعید است که جای نوار مغناطیسی را در ذخیره‌سازی داده بگیرد.

تحلیلگران گارتنر معتقدند ذخیره‌سازی روی شیشه بیشتر برای کاربردهای Ultra-Cold Storage مناسب است،‌ شرایطی که داده‌ها بسیار کم خوانده می‌شوند، اما باید برای دهه‌ها یا قرن‌ها حفظ شوند.

چالش اصلی در حال حاضر این است که سرعت نوشتن داده روی شیشه هنوز از نوار مغناطیسی کندتر است و هزینه کل سیستم (نه فقط رسانه) بسیار بیشتر از روش‌های سنتی است.

شرکت مایکروسافت نیز اعلام کرده که با وجود تکمیل فاز تحقیقاتی پروژه سیلیکا، هنوز برنامه زمان‌بندی برای توسعه و عرضه تجاری وجود ندارد و و شرکت همچنان در حال بررسی کاربردهای عملی و مدل اقتصادی فناوری است.

آینده آرشیو دیجیتال: از دهه‌ها به هزاره‌ها

با این حال در صورت گذار این فناوری از آزمایشگاه به جهان واقعی،‌ روش ذخیره‌سازی داده روی شیشه می‌تواند مدل تجاری ذخیره‌سازی داده را به کلی دگرگون کند. به‌جای مهاجرت دائمی داده‌ها میان نسل‌های سخت‌افزاری، سازمان‌ها ممکن است بتوانند اطلاعات حیاتی (از اسناد دولتی و داده‌های علمی تا آرشیو فرهنگی بشر) را تنها یک‌بار ذخیره و برای هزاران سال نگهداری کنند.

به بیان دیگر، پروژه شیشه‌ای مایکروسافت تلاش می‌کند آرشیو دیجیتال را از مقیاس «عمر یک شرکت» به مقیاس «عمر تمدن» ارتقا دهد.