7 Minutės
Įsivaizduokite kompaktinio disko dydžio plokštelę, galinčią išgyventi ištisas civilizacijas. Tai skamba keistai, bet Microsoft projektas Project Silica siekia būtent tokio užsispyrusio ilgaamžiškumo: lazeriu įrašyti duomenys, užfiksuoti tirpintame (sintetiniame) kvarciniame stikle (fused silica), suprojektuoti išlikti tūkstantmečius. Ši idėja jungia analoginį estetiką su pažangiausiomis optinėmis ir kompiuterinėmis technologijomis, siūlydama alternatyvą tradicinėms magnetinėms ir flash atminties priemonėms.
Idėjos įgyvendinimas yra maloniai analogiškas pajauta, bet radikaliai futuristinis atlikimo požiūriu. Skaitmeninė informacija paverčiama į mažus trimačius raštus arba taškų erdvinius modelius (voxelius), kuriuos sluoksnis po sluoksnio lazeriu įrašo į kvarcinio stiklo plokštę. Įrašai yra mikroskopiniai ir nematomi plika akimi; jų struktūra keičia stiklo lūžį, poliarizaciją ar refrakcijos rodiklius, todėl vėliau juos galima optiškai atpažinti. Nepaisant to, kiekviena plokštelė gali talpinti stulbinančius duomenų kiekius — Microsoft tyrėjai nurodo, kad vienas stiklo gabalas gali saugoti maždaug tiek informacijos, kiek apie du milijonai atspausdintų knygų arba apie 5 000 4K filmų, priklausomai nuo užkoduotos informacijos tankio ir naudojamų klaidų taisymo kodų.
Kaip perskaityti tai, kas įrašyta stiklo viduje? Procesas apima sluoksniavimą: kiekvienas raštas nufotografuojamas po mikroskopu, atliekamas sluoksnių vaizdų surinkimas ir programiškai rekonstruojamas trimačioje aplinkoje. Gautas vaizdų rinkinys perduodamas specialiam dekoderiui, dažnai paremtiems dirbtiniu intelektu ir mašininio mokymosi metodais, kurie verčia optinius modelius atgal į naudojamus failus ir bitų eilutes. Tai hibridinis darbo eigos modelis — optinė fizika susitinka su kompiuteriniu vaizdų atpažinimu. Pats fizinis saugyklos sluoksnis yra pasyvus ir nereikalauja elektros energijos saugojimui, tačiau prasmė, glūdinti bituose, priklauso nuo matematikos, simbolių atpažinimo bei specializuotos aparatūros ir programinės įrangos, skirtos nuskaitymui ir dekodavimui.
Microsoft atlikti bandymai, aprašyti žurnale Nature, rodo, kad tokios silikatinės plokštelės gali išlikti daugiau nei 10 000 metų simuliuotomis senėjimo sąlygomis — jos atlaiko karštį, drėgmę ir elektromagnetinį triukšmą daug geriau nei įprastos magnetinės ar flash laikmenos. Tokie rezultatai yra reikšmingi archyvavimo ir ilgalaikio duomenų išsaugojimo kontekste, nes tradiciniai sprendimai reikalauja nuolatinės migracijos tarp formatų, energijos reikalaujančios infrastruktūros ir periodinio atnaujinimo. Project Silica siūlo modelį, kuriame vienkartinis, gerai apgalvotas įrašas gali tapti „kanonine kopija“ ir sumažinti poreikį nuolat sekti pasenusį aparatūrą ar failų formatus.
Tokia tvirtovė turi ir praktinių privalumų. Archyvai, muziejai ir valstybės institucijos, kurios dabar kas dešimtmetį perkelia duomenis tarp skirtingų laikmenų, gali vieną dieną įrašyti originalią kopiją į stiklą ir nustoti sekti taikomų migracijų bei formatų pasenusio proceso. Skirtingai nei energiją vartojantys klimatizuoti duomenų centrai, sintetinė kvarcinė medžiaga neturi elektros poreikio informacijai išlaikyti ir yra atspari elektromagnetiniams trikdžiams, todėl duomenys nesugriūna dėl elektromagnetinių impulsų ar vietinių elektros gedimų. Be to, stiklas yra natūraliai atsparus klastojimui: įrašytos struktūros ne taip paprasta perrašyti ar nulaužti, nes reikia specifinės įrangos lazeriu jas pakeisti ir specifinių žinių, kaip atkurti užkoduotą informaciją.
Žinoma, egzistuoja kompromisų ir apribojimų. Project Silica kol kas yra eksperimentinis sprendimas: skaitymui būtina mikroskopija, daugkartinis sluoksnių fotografavimas ir specializuotos dekodavimo grandinės. Tyrimų komandos kol kas nėra visiškai ištestavusios, kaip gerai duomenys atlaiko tyčinį fizinį sabotažą — pavyzdžiui, stiprų sudaužymą, smūgius, abrazyvų šlifavimą ar intensyvų cheminį korozijos poveikį. Be to, laboratoriniai pagreitinti senėjimo testai, kuriuose plokštelės išliko esant temperatūroms iki 290 °C, ne visiškai atspindi ilgalaikį realių sąlygų poveikį per šimtmečius; praktinis diegimas reikalauja tvirtesnių standarto reikalavimų skaitytuvams, failų formatams ir metaduomenims. Kitaip tariant, jeigu skaitymo procedūros, dekoderiai ar failų aprašai bus uždari arba skirtingi tarp institucijų, stiklas gali tapti neįskaitomu reliktu, be „Rozetos akmens“ — be standartizuoto būdo, kaip perskaityti įrašytą informaciją.
Galvokite apie tai kaip apie alternatyvią archyvavimo filosofiją. Vietoje nuolatinės migracijos ir dauginimo, vieną kartą investuojate į nemodifikuojamą, mažai priežiūros reikalaujantį „seifą“. Atsiperka laikas: vienas įrašas gali išlikti per kartas, galbūt net per technologinius pokyčius trunkančius šimtmečius. Tačiau kad ši ateitis taptų realybe, aplink stiklinę saugyklą turi suformuotis ekosistema — patikimi skaitytuvai, atviri dekoderiai, standartiniai failų konteineriai ir aiškūs metaduomenų modeliai. Būtent žmogaus sprendimai — institucijų, biblioteką, vyriausybių ir standartizuojančių organizacijų — nulems, ar ši technologija bus priimta ir integruota į ilgalaikius archyvavimo procesus.
Techniniu požiūriu, keletas detalių verta pabrėžti, kad geriau suprastume, kaip veikia ir kuo skiriasi Project Silica nuo kitų optinių ir magnetinių laikmenų. Įrašymo metu naudojami ultratrumpi lazerio impulsai — dažnai femtosekundiniai impulsai — kurie lokalizuotai pakeičia stiklo mikroskopinę struktūrą, sukurdami taškus ar mažas defektines zonas, vadinamas voxelių paženklinimu. Šios zonos gali keisti vietinį refrakcijos rodiklį arba įvesti poliarizacijos savybių pokyčius, todėl skirtingos optinės technikos gali atskleisti užkoduotą informaciją. Skaitymui naudojamos poliarizuotos šviesos mikroskopijos metodikos, interferometrija arba kiti optiniai režimai, o surinkti vaizdai apdorojami kompiuteriu, kur dirbtinis intelektas ir klaidų taisymo algoritmai (pvz., suderinami su Reed–Solomon tipo kodais arba kita erdvine kodo schema) rekonstruoja pradinį bitų potekstį.
Praktinės diegimo gairės apima keletą darbų sričių: medžiagos inžineriją (kaip optimizuoti stiklo cheminį sudėtinį ir mechanines savybes), optinę fiziką (efektyvūs skaitymo būdai ir optinės sekos), programinę įrangą (dekodavimo varikliai, atkartojimo algoritmai) ir archyvinį valdymą (standartai, metaduomenų schemos, teisė ir sauga). Sėkmingo priėmimo atveju reikalinga tarptautinė kooperacija, kad būtų parengtos formos, kaip ilgalaikiai failai turi būti aprašomi, kokie bitų patikimumo lygiai reikalingi ir kaip užtikrinti, kad ateities kartos turėtų priemones perskaityti turinį.
Ekonominiu požiūriu, svarbu įvertinti kaštų ir naudos santykį. Nors vienetinio įrašo kaina šiuo metu gali būti didesnė nei masinių sprendimų, tokių kaip archyvinės juostos ar duomenų centro talpyklos, bendra savikaina per šimtmečius gali būti mažesnė dėl mažesnių priežiūros ir migracijos kaštų. Be to, aplinkosaugos sąnaudos yra žymiai mažesnės: stiklas nereikalauja energijos saugojimui, todėl ilgalaikė anglies pėdsako analizė gali parodyti reikšmingą pranašumą prieš tradicines, nuolat veikiamas serverines patalpas ar debesų saugyklas, kurios energijos vartojimą turi nuolat kompensuoti.
Visgi reikia realistiškai vertinti saugos ir prieigos klausimus. Nors fizinis saugojimas stikle yra atsparus elektromagnetiniams sutrikimams ir virusams, prieiga prie turinio priklauso nuo turimų įrankių: skaitytuvo, programinės įrangos ir dekodavimo žinių. Todėl svarbu, kad kartu su kiekvienu ilgaamžiu įrašu būtų saugoma pakankamai metaduomenų ir specifikacijų — „sąranka“ (angl. bootstrapping information) — apie tai, kaip duomenys buvo užkoduoti, kokie buvo naudojami klaidų taisymo algoritmai, kokie failų formatai pasirinkti ir kur galima rasti reikiamus atvirojo kodo dekoderius. Dabartinė diskusija archyvavimo bendruomenėje dažnai nukreipta į tai, kaip sukurti tvarius, atvirus standartus, kad ateities kartos nesusidurtų su neveikiančiais arba privačiais formatais ir neatidengtų „juodojo skrybėlio“.
Galiausiai, Project Silica praplečia diskusiją apie skaitmeninės atminties paveldą: ar norime palikti ateities kartoms „garantuotą“ prieigą prie mūsų kultūros, mokslo ir istorinių duomenų formoje, kuri nereikalauja pastovaus techninio prižiūrėjimo? Ar pasirinksime strategijas, kurios pabrėžia decentralizaciją, kopijavimą ir nuolatinę priežiūrą, ar investuosime į vienkartinį, labai patvarų sprendimą su stipriais standartais ir bendruomenės palaikymu? Technologija atrodo perspektyvi, tačiau kitas žingsnis priklauso ne tik nuo inžinerijos — tai instituciniai sprendimai, teisės aktai, standartizacija ir politinis valios raida.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą