Фотографии выцветают, книги со временем обращаются в прах. Даже жесткие диски рано или поздно выходят из строя. Все чаще человечество сталкивается с тем, что хранение какой-либо информации в долгосрочной перспективе оказывается непосильной задачей. Если оглянуться назад, то можно увидеть, что в последние несколько десятилетий вся важная информация неоднократно переписывалась с одного носителя на другой. Несмотря на все технологические достижения человечества, до сегодняшнего дня все форматы хранения данных в определенный момент оказывались ненадежными и недолговечными. Похоже, эта проблема наконец-то решена раз и навсегда.
На прошлой неделе на выставке SPIE Photonics West была представлена новая технология хранения данных в формате 5D. Ее особенность заключается в том, что она способна сохранять информацию в течение миллиардов лет. Стеклянный диск диаметром около двух сантиметров способен сохранять приблизительно 360 терабайт данных в течение примерно 13,8 миллиардов лет. Далее само вещество, образующее носитель, начнет распадаться по естественным причинам. По подсчетам астрономов, Солнце поглотит Землю примерно через 7,5 миллиардов лет. Таким образом, если отправить стеклянные диски в космос, то знания человечества вполне смогут пережить и само человечество, и его родную планету.
Метод пятимерной записи впервые был продемонстрирован еще в 2013 году, но с тех пор ученым удалось значительно усовершенствовать свое изобретение. Представляя систему записи на выставке SPIE Photonics West, разработчики сообщили, что технология в самом ближайшем будущем может выйти на широкий рынок. «Мы ничем не ограничены – просто дайте нам файл и мы запишем его», – говорит Абид Пател, один из разработчиков технологии.
Чтобы продемонстрировать возможности системы, ученые уже создали копии «Оптики» Ньютона, Великой хартии вольностей, Библии короля Якова и Всеобщей декларации прав человека.
Как это работает?
Чтобы понять, каким образом миниатюрный стеклянный диск сохраняет такое огромное количество информации, нужно представить себе обычный компакт-диск. Данные считываются с CD с помощью лазера. Когда импульс лазера отражается от поверхности диска, система воспринимает это как «1». Когда не отражается – как «0». Таким образом, у этого формата существует всего два условных «измерения» – наличие сигнала и его отсутствие. Вот как выглядит поверхность компакт-диска под микроскопом:
Надежностью компакт-диски не отличаются. Они могут быть очень легко выведены из строя малейшей царапиной. Также поликарбонатная подложка (само «тело» диска) чувствительна к высокой температуре, влажности и даже воздействию кислорода. То есть даже в коробке диск за несколько десятилетий гарантированно выйдет из строя.
Новый 5D формат намного надежнее. Данные хранятся прямо в толще стекла. Чтобы их повредить, нужно физически разбить сам диск. Но главным достижением является сам формат записи. Данные записываются на носитель с помощью трех рядов объемных пикселей. Точки расположены на расстоянии 5 микрометров друг от друга. При этом точка может иметь разный размер и ориентацию (угол наклона). За счет этой ориентации отраженный свет может по-разному восприниматься поляризатором. Таким образом, каждый пиксель имеет координаты в трех пространственных осях, размер и ориентацию. Отсюда и название технологии – 5D. Процесс записи новых дисков выглядит следующим образом:
Пятимерная запись позволяет хранить информацию с огромной плотностью. Стандартный стеклянный диск размером около 2 см может хранить около 360 терабайт. Примерно столько же поместится на 3 тысячи самых объемных 128-гигабайтных Blu-Ray-дисков. При этом стекло абсолютно устойчиво к перепадам влажности, воздействию кислорода или сотен химических веществ. Просто вспомните, что абсолютное большинство сосудов в химических лабораториях выполнено именно из стекла. Также этот простой материал выдерживает температуру до тысячи градусов и практически не царапается. Даже чтобы сломать миниатюрный кусочек стекла, нужно сильно постараться. В общем, компакт-диску и не снилась подобная надежность.
Потенциал технологии
Вероятнее всего, первыми пользователями систем пятимерной записи станут музеи и библиотеки. Тем не менее, ученые уверены, что в течение нескольких лет систему удастся коммерциализировать. Хотя лазер, используемый для записи таких дисков, все еще является слишком дорогим для обычного пользователя, в ближайшее время может быть разработана доступная система считывания информации. Разработчики уверены, что создание дешевых 5D-рекордеров – исключительно вопрос времени и желания инвесторов.
Если проводить аналогии с компакт-дисками, то можно вспомнить, что устройства для воспроизведения CD появились у пользователей намного раньше, чем устройства записи. Любой новый носитель информации неизбежно должен преодолеть определенную инерцию, прежде чем станет по-настоящему массовым.
«Никто не знает, что случится спустя тысячу лет, – говорит Абид Пател. – Но мы может гарантировать, что способны сохранить культуру, язык и сущность человеческого рода в простом куске стекла».
