علماء مايكروسوفت يخترعون “كتبًا” زجاجية صغيرة يمكنها تخزين البيانات لآلاف السنين

يمكن لمكتبات الروبوت المليئة بـ “الكتب” الزجاجية الصغيرة تخزين البيانات لآلاف السنين

بقلم داميان باين

قام فريق من Microsoft Research بدمج الليزر والتعلم الآلي والمستطيلات الزجاجية الصغيرة لإظهار نظام آلي جديد لتخزين البيانات يمكن، من الناحية النظرية، أن يظل قابلاً للقراءة بعد 10000 عام من الآن، أي ضعف المدة التي ظل البشر يكتبون فيها الأشياء حتى الآن. العملية، الموصوفة مؤخرا في طبيعة، تم تصميمه لأرشفة السجلات التي لا يلزم الوصول إليها كثيرًا، مثل بعض قياسات المناخ والسجلات التاريخية والمواد المرجعية الأخرى. وإذا تم توسيع نطاق هذه التكنولوجيا، فقد تتمكن يومًا ما من تخزين جبال من المعرفة البشرية المتراكمة في مكتبات مصنوعة من الزجاج.

تقول دوريس مونكي، كيميائية الزجاج والأستاذ المساعد لعلوم الزجاج بجامعة ألفريد في ولاية نيويورك، والتي لم تشارك في الدراسة: “هذا تطور مثير وواعد للغاية”. “لقد ذهبوا بالتأكيد إلى أبعد من أي شيء رأيته مؤخرًا في مؤتمرات الزجاج.”

ويمكن للنظام الجديد كتابة وقراءة وتخزين 4.8 تيرابايت من البيانات في قطعة صغيرة من الزجاج بمساحة 12 سم مربع وسمك 2 ملم. إنها تحشر الكثير من المعلومات في مثل هذه المساحة الصغيرة عن طريق حفر 301 طبقة من الثقوب ثلاثية الأبعاد التي تشبه البيكسلات والتي تسمى voxels مكدسة فوق بعضها البعض. لتسجيل المعلومات، يقوم الليزر بإرسال البيانات إلى أعماق دقيقة من الزجاج باستخدام سلسلة من نبضات الطاقة التي تدوم كل منها حوالي جزء من كوادريليون من الثانية. إن ملء “الكتاب” الزجاجي بالبيانات يتطلب 48.9 كيلوجول من الطاقة، أو ما يقرب من السعرات الحرارية الموجودة في نصف كرنب بروكسل. نظرًا لأن البيانات مكدسة، فإن قراءة طبقة واحدة تكون معقدة بعض الشيء؛ يركز المجهر على كل طبقة في الزجاج، وتتم معالجة الصور الناتجة باستخدام التعلم الآلي لتحديد الرموز المطابقة.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

يمكن لأنظمة البيانات أن تحدث أخطاء أثناء القراءة أو الكتابة أو حتى أثناء التخزين، لذلك يتم تخصيص جزء من مساحة تخزين الكتاب الزجاجي لتصحيح الأخطاء. اختبر الباحثون مقدار المساحة الإضافية اللازمة لقراءة وكتابة قطاع ما في الزجاج بشكل موثوق، وحددوا أن المواقع المختلفة تتطلب مستويات مختلفة من التكرار.

لمعرفة المدة التي يمكن فيها قراءة البيانات المخزنة في الزجاج، قام الفريق بتسخينها في فرن عند درجات حرارة متزايدة تصل إلى 500 درجة مئوية، ثم قاموا بقياس مدى مرور الضوء عبر الزجاج لمعرفة كيف تغير. يشير استقراء البيانات إلى أن الكتب الزجاجية ستبقى مستقرة عند درجة حرارة 290 درجة مئوية لأكثر من 10000 عام، وحتى لفترة أطول في درجة حرارة الغرفة.

ويتوقع مونكي أن يتمتع الزجاج الجديد “بعمر طويل” طالما أنه لم يذوب أو ينكسر أو “ينسى في قبو رطب”. لقد سبق لها أن درست الأضرار الإشعاعية التي لحقت بالزجاج، وأظهر هذا الزجاج تغيرات في بنيته بعد 10 إلى 20 سنة من حدوث الضرر. لكن العيوب لم تكن تجاويف مثل تلك المحفورة لتسجيل البيانات. يقول مونكي: “أعتقد أن هذه التجاويف مستقرة بالفعل على المدى الطويل”، لأن عملية الكتابة بالليزر تسبب تغييرات أكثر استدامة في زجاج فريق أبحاث Microsoft. ولأن التجاويف موجودة داخل الزجاج بدلاً من تعريضها للعالم الخارجي، فهي أقل عرضة للتسبب في الشقوق، على الرغم من أنها “تستحق بالتأكيد دراسة طويلة الأمد!”

لم يأخذ البحث الجديد في الاعتبار الإجهاد الميكانيكي أو التآكل كجزء من اختبار طول العمر، ومن المرجح أن يؤثر كلاهما على سهولة قراءة البيانات على مدى فترة طويلة. أيضًا، لكي تكون البيانات قابلة للقراءة عبر القرون، يجب على كل شخص أو روبوت يتعامل مع الزجاج أن يتجنب فقدانه عن طريق الخطأ أو الخلط بينه وبين جزء من مجموعة الدومينو المستقبلية.

بغض النظر، يمكن أن تمثل هذه التكنولوجيا تحسنًا كبيرًا مقارنة بأنظمة تخزين الأرشيف الحالية، مثل محركات الأقراص الثابتة، والتي قد تستمر لعقد أو عقدين قبل أن تحتاج إلى الاستبدال. الحمض النووي الذي يمكن استخدامه كأرشيف كثيف وفعال هو أيضًا قيد التطوير، على الرغم من صعوبة استخراج البيانات من تلك الوسيلة.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.