- Η Microsoft αναπτύσσει μια τεχνολογία αποθήκευσης σε γυαλί χαλαζία που αντέχει για πάνω από 10.000 χρόνια.
- Η μέθοδος χρησιμοποιεί λέιζερ για την εγγραφή δεδομένων σε τρισδιάστατα εικονοστοιχεία (voxels) και AI για την ανάγνωσή τους.
- Η τεχνολογία προσφέρει λύση στο πρόβλημα της ενεργειακής κατανάλωσης και της φθοράς των σημερινών σκληρών δίσκων.
Χάραξη με λέιζερ σε γυαλί: δεδομένα για 10.000 χρόνια από τη Microsoft
Χιλιάδες χρόνια από τώρα, τι θα έχει απομείνει από την ψηφιακή μας εποχή; Το διαρκώς αυξανόμενο εύρος της ανθρώπινης γνώσης δεν αποθηκεύεται πλέον σε βιβλιοθήκες.
Αντιθέτως, βρίσκεται σε σκληρούς δίσκους που αγωνίζονται να αντέξουν μερικές δεκαετίες, πόσο μάλλον χιλιετίες, δημιουργώντας ένα κενό στη μακροχρόνια διατήρηση.
Ωστόσο, πληροφορίες γραμμένες μέσα σε γυαλί με λέιζερ θα μπορούσαν να επιτρέψουν τη διατήρηση δεδομένων για περισσότερα από 10.000 χρόνια, όπως ανακοίνωσε η Microsoft σε μελέτη της την Τετάρτη.
Από το 2019, το Project Silica της Microsoft προσπαθεί να κωδικοποιήσει δεδομένα σε γυάλινες πλάκες, σε μια αναδρομή στις πρώτες μέρες της φωτογραφίας, όταν τα αρνητικά αποθηκεύονταν επίσης σε γυαλί.
Το Project Silica στοχεύει να λύσει το πρόβλημα της “ψυχρής αποθήκευσης” (cold storage), δηλαδή δεδομένων που σπάνια προσπελαύνονται αλλά πρέπει να διατηρηθούν για πάντα.
Ανθεκτικότητα και περιβαλλοντικά οφέλη
Το σύστημα χρησιμοποιεί γυαλί χαλαζία (silica glass), ένα κοινό υλικό που είναι ανθεκτικό σε αλλαγές στη θερμοκρασία, την υγρασία και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
Όλα αυτά αποτελούν προβλήματα για τα ενεργοβόρα κέντρα δεδομένων (data centers), τα οποία χρησιμοποιούν σκληρούς δίσκους και μαγνητικές ταινίες που υποβαθμίζονται γρήγορα.
Τα τρέχοντα μέσα αποθήκευσης απαιτούν τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας κάθε λίγα χρόνια, αυξάνοντας το κόστος και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Στο περιοδικό Nature, το ερευνητικό τμήμα της Microsoft ανέφερε ότι το Silica ήταν η πρώτη τεχνολογία αποθήκευσης σε γυαλί που αποδείχθηκε αξιόπιστη για εγγραφή, ανάγνωση και αποκωδικοποίηση δεδομένων.
Παρόλα αυτά, ειδικοί που δεν συμμετείχαν στο έργο προειδοποίησαν ότι αυτή η νέα τεχνολογία εξακολουθεί να αντιμετωπίζει πολυάριθμες προκλήσεις πριν γίνει ευρέως διαθέσιμη.
Πως γίνεται η εγγραφή μέσα στο γυαλί
Αρχικά, τα bits δεδομένων μετατρέπονται σε σύμβολα, τα οποία αντιστοιχούν σε τρισδιάστατα εικονοστοιχεία που ονομάζονται voxels.
Στη συνέχεια, ένας παλμός λέιζερ υψηλής ισχύος γράφει αυτά τα μικροσκοπικά voxels μέσα σε τετράγωνες γυάλινες πλάκες που έχουν περίπου το μέγεθος ενός CD.
«Τα σύμβολα γράφονται στρώμα προς στρώμα, από κάτω προς τα πάνω, για να γεμίσουν το πλήρες πάχος του γυαλιού», εξήγησε η μελέτη.
Μια γυάλινη πλάκα μπορεί να χωρέσει περίπου 1,75 εκατομμύρια τραγούδια ή περίπου 3.500 ταινίες, εκμεταλλευόμενη τον τρισδιάστατο χώρο του γυαλιού.
Για την ανάγνωση των δεδομένων απαιτείται ένα ειδικό μικροσκόπιο που μπορεί να βλέπει κάθε στρώμα και στη συνέχεια να αποκωδικοποιεί τις πληροφορίες χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο που τροφοδοτείται από τεχνητή νοημοσύνη (AI).
Οι ερευνητές της Microsoft εκτίμησαν ότι το γυαλί θα μπορούσε να επιβιώσει για περισσότερα από 10.000 χρόνια σε καυτές θερμοκρασίες 290 βαθμών Κελσίου.
Αυτό υποδηλώνει ότι τα δεδομένα θα μπορούσαν να διαρκέσουν ακόμη περισσότερο σε θερμοκρασία δωματίου, εξασφαλίζοντας τη μακροζωία της πληροφορίας.
Ωστόσο, οι ερευνητές δεν εξέτασαν τι συμβαίνει όταν το γυαλί σπάσει σκόπιμα ή διαβρωθεί από χημικές ουσίες.
Παρόλο που το γυαλί χαλαζία είναι ανθεκτικό, παραμένει ένα εύθραυστο υλικό που απαιτεί προσεκτικό χειρισμό έναντι φυσικών κρούσεων.
Ασφάλεια και μελλοντικές ανάγκες
Σε αντίθεση με τα κέντρα δεδομένων, το γυαλί δεν απαιτεί περιβάλλον με ελεγχόμενο κλίμα, γεγονός που θα εξοικονομούσε τεράστια ποσά ενέργειας.
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι οι γυάλινες πλάκες δεν μπορούν να χακαριστούν ή να αλλοιωθούν με άλλον τρόπο, προσφέροντας απόλυτη ασφάλεια ακεραιότητας.
Οι ερευνητές της Microsoft τόνισαν ότι η μελλοντική αποθήκευση είναι σημαντική επειδή ο όγκος των δεδομένων που παράγονται από την ανθρωπότητα διπλασιάζεται τώρα περίπου κάθε τρία χρόνια.
Μεταφέροντας τη δάδα της γνώσης
Μία από τις γυάλινες πλάκες χωράει το ισοδύναμο «περίπου δύο εκατομμυρίων τυπωμένων βιβλίων ή 5.000 ταινιών εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας 4K», σύμφωνα με τους Feng Chen και Bo Wu.
Οι δύο ερευνητές του Πανεπιστημίου Shandong στην Κίνα, οι οποίοι δεν συμμετείχαν στη μελέτη, σχολίασαν τα ευρήματα.
Σε ξεχωριστό άρθρο στο Nature, το ζευγάρι προειδοποίησε ότι υπάρχουν περισσότερες προκλήσεις μπροστά, συμπεριλαμβανομένης της εύρεσης τρόπου για ταχύτερη εγγραφή των δεδομένων.
Επίσης, πρέπει να λυθεί το ζήτημα της μαζικής παραγωγής των πλακών και της διασφάλισης ότι οι άνθρωποι θα μπορούν να έχουν εύκολη πρόσβαση και να διαβάζουν τις πληροφορίες.
Ωστόσο, επαίνεσαν το Project Silica για τη δημιουργία μιας «βιώσιμης λύσης για τη διατήρηση των αρχείων του ανθρώπινου πολιτισμού».
«Εάν εφαρμοστεί σε κλίμακα, θα μπορούσε να αποτελέσει ορόσημο στην ιστορία της αποθήκευσης γνώσης, παρόμοιο με τα οστά μαντείας, την μεσαιωνική περγαμηνή ή τον σύγχρονο σκληρό δίσκο», ανέφεραν.
«Μια μέρα, ένα μόνο κομμάτι γυαλιού μπορεί να μεταφέρει τη δάδα του ανθρώπινου πολιτισμού και της γνώσης μέσα στις χιλιετίες».
Πίνακας σύγκρισης: σκληροί δίσκοι vs γυαλί silica
| Χαρακτηριστικό | Συμβατικός Σκληρός Δίσκος (HDD/SSD) | Γυαλί Silica (Microsoft) |
| Διάρκεια Ζωής | 5 έως 10 χρόνια | 10.000+ χρόνια |
| Κατανάλωση Ενέργειας | Υψηλή (Απαιτεί ψύξη/ρεύμα) | Μηδενική (στην αποθήκευση) |
| Αντοχή | Ευαίσθητο σε μαγνήτες/υγρασία | Ανθεκτικό σε νερό/θερμότητα |
| Κόστος Συντήρησης | Συνεχής αντικατάσταση | Εφάπαξ εγγραφή (WORM) |
Η απειλή του “ψηφιακού μεσαίωνα” και η λύση της μακροχρόνιας αρχειοθέτησης
Η ανακοίνωση της Microsoft έρχεται να απαντήσει σε έναν από τους μεγαλύτερους φόβους της σύγχρονης αρχειοθέτησης: τον κίνδυνο ενός «Ψηφιακού Μεσαίωνα».
Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται με ραγδαίους ρυθμούς, οι μορφές αρχείων και τα μέσα αποθήκευσης απαξιώνονται. Πόσοι από εμάς μπορούν σήμερα να διαβάσουν εύκολα μια δισκέτα 3.5 ιντσών ή ένα ZIP drive;
Το πρόβλημα δεν είναι μόνο η φυσική φθορά των μέσων, γνωστή ως bit rot, αλλά και η συμβατότητα του λογισμικού. Το γυαλί, ως μέσο write-once-read-many (WORM), εξασφαλίζει ότι τα δεδομένα δεν θα αλλοιωθούν από ιούς ή ransomware.
Ωστόσο, η πραγματική πρόκληση για το μέλλον θα είναι η διατήρηση των συσκευών ανάγνωσης. Αν το γυαλί αντέξει 10.000 χρόνια, θα πρέπει να διασφαλίσουμε ότι οι μελλοντικές γενιές θα έχουν τα μικροσκόπια και τους αλγορίθμους AI για να το «διαβάσουν».
Εφαρμογές πέρα από τα data centers
Η τεχνολογία του Project Silica δεν απευθύνεται στον μέσο καταναλωτή που θέλει να αποθηκεύσει τις φωτογραφίες των διακοπών του – τουλάχιστον όχι ακόμα. Η ταχύτητα εγγραφής είναι ακόμη αργή για καθημερινή χρήση.
Η κύρια εφαρμογή της βρίσκεται στην «ψυχρή» αποθήκευση (cold storage). Αυτό αφορά κρατικά αρχεία, ιατρικά δεδομένα, ιστορικά ντοκουμέντα και πολιτιστική κληρονομιά που πρέπει να διασωθούν για αιώνες.
Φανταστείτε βιβλιοθήκες, μουσεία και οργανισμούς όπως το CERN να μπορούν να αρχειοθετούν τα petabytes των δεδομένων τους σε μερικές μικρές γυάλινες πλάκες, χωρίς το άγχος της μεταφοράς δεδομένων σε νέους δίσκους κάθε πενταετία.
Μέχρι να γίνει διαθέσιμη αυτή η τεχνολογία, ακολουθήστε τον κανόνα 3-2-1 για τα δεδομένα σας: 3 αντίγραφα, σε 2 διαφορετικά μέσα, με το 1 να βρίσκεται σε διαφορετική τοποθεσία.
Το οικολογικό αποτύπωμα της πληροφορίας
Ίσως το πιο σημαντικό, αλλά λιγότερο προβεβλημένο όφελος, είναι το περιβαλλοντικό. Τα σημερινά cloud data centers ευθύνονται για τεράστια κατανάλωση ενέργειας και παραγωγή θερμότητας.
Η ανάγκη για συνεχή ψύξη και η συχνή αντικατάσταση εκατομμυρίων σκληρών δίσκων δημιουργούν τόνους ηλεκτρονικών αποβλήτων (e-waste) κάθε χρόνο.
Μια παθητική μέθοδος αποθήκευσης, όπως το γυαλί, που δεν απαιτεί ρεύμα για να διατηρήσει τα δεδομένα, θα μπορούσε να μειώσει δραματικά το ανθρακικό αποτύπωμα της παγκόσμιας ψηφιακής υποδομής.
Είναι μια κίνηση προς την πράσινη τεχνολογία που δεν θυσιάζει την απόδοση για την οικολογία, αλλά αντίθετα προσφέρει ανώτερη αντοχή.
Καθώς οδεύουμε προς ένα μέλλον όπου η AI και το Big Data κυριαρχούν, η ικανότητα να «ξεχνάμε» λιγότερα και να διατηρούμε περισσότερα με βιώσιμο τρόπο, ίσως είναι το κλειδί για την εξέλιξη της γνώσης μας.
