كشفت مايكروسوفت عن تطورات جديدة في مشروعها البحثي Project Silica، الذي يسعى لتخزين البيانات الحساسة داخل شرائح زجاجية، بتقنية تهدف إلى حفظ المعلومات لمدة تصل إلى 10 آلاف عام. هذه التقنية، التي نشرت تفاصيلها في دورية Nature، تمثل ثورة محتملة في مجال الأرشفة الرقمية طويلة الأمد، خاصة في ظل التزايد الهائل لكميات البيانات عالمياً.
يعتمد النظام، المسمى Silica، على تعديل فيزيائي دائم في زجاج مقاوم للحرارة يعرف بـ “البوروسيليكات”، وذلك باستخدام نبضات ليزر فائقة القِصر بتقنية الفيمتوثانية. تتم هذه العملية بإنشاء تغيرات مجهرية داخل الزجاج لتشفير البيانات في وحدات ثلاثية الأبعاد تعرف بـ “الفوكسلات”، مما يضيف بعداً جديداً لتخزين المعلومات.
آلية تخزين البيانات بتقنية Project Silica
تُشبه آلية تخزين البيانات في Project Silica إلى حد ما الأقراص الضوئية التقليدية، لكنها تتجاوزها بفضل استغلال أطوار الضوء بالإضافة إلى البعد المكاني لنقطة النقش. بدلاً من تسجيل الموقع فقط، تسجل التقنية أيضاً اختلافات في الطول الموجي للضوء، مما يزيد من كثافة التخزين.
في التجارب التي استعرضتها الدراسة، تمكن الفريق من نقش 301 طبقة من الفوكسلات داخل الشريحة الواحدة. تصل السعة التخزينية النظرية للشريحة إلى حوالي 4.8 تيرابايت، أي ما يعادل كمية هائلة من الكتب أو الأفلام عالية الدقة. شريحة Silica بسمك 2 مليمتر تتميز بكثافة تخزين عالية جداً مقارنة بحجمها الفيزيائي.
اختيارات تصميمية تعزز الكفاءة
اعتمد فريق مايكروسوفت في Project Silica على أربعة أبعاد في عملية التشفير، خلافاً لبعض التجارب السابقة التي استخدمت خمسة أبعاد. يشمل هذا النموذج البعد الفيزيائي للفوكسل وأطوار الضوء. وصف الباحثون هذا القرار بأنه غير بديهي، لكنه أسهم في تحسين كفاءة استهلاك الطاقة، رفع كثافة البيانات، وتعزيز استقرار عملية الكتابة.
بدأ المشروع قبل حوالي 8 سنوات بفريق متعدد التخصصات يضم خبراء من مجالات الهندسة الميكانيكية والإلكترونية، علوم الحاسوب، والبصريات. تشاورت مايكروسوفت مع مؤسسات تمتلك كميات ضخمة من المعلومات، مثل دور المحفوظات والمتاحف وشركات الإنتاج، لضمان أن وسيط التخزين قادر على التحمل لفترات طويلة دون صيانة، مع الحفاظ على أمان البيانات.
يتم استخدام زجاج البوروسيليكات، وهو نفس النوع المستخدم في أدوات الطهي المقاومة للحرارة وأبواب الأفران، نظراً لتوفره وقدرته على تحمل ظروف بيئية متنوعة. هذا يجعل Project Silica خياراً عملياً لتطبيقات الأرشفة طويلة الأمد.
تجارب مايكروسوفت المبتكرة في تخزين البيانات
لا يقتصر سعي مايكروسوفت للابتكار في مجال تخزين البيانات على Project Silica. شاركت الشركة سابقاً في أبحاث لتخزين المعلومات داخل الحمض النووي (DNA)، والتي تقدم كثافات تخزين هائلة وإمكانية حفظ تمتد لآلاف السنين. كما أطلقت مشروع Project Natick لاختبار تشغيل مراكز بيانات تحت سطح البحر للاستفادة من التبريد الطبيعي.
بالإضافة إلى ذلك، استثمرت مايكروسوفت في تطوير الأشرطة الممغنطة عالية الكثافة لرفع السعة التخزينية وتقليل التكلفة. تؤكد الشركة أن التحديات العلمية الرئيسية في Project Silica قد تم تجاوزها، وأن التركيز الآن ينصب على تحسين أنظمة الليزر وتسريع عمليتي الكتابة والقراءة لتلبية المتطلبات التجارية.
في ظل التضخم غير المسبوق في إنتاج البيانات عالمياً، ترى مايكروسوفت أن الانتقال من نماذج التخزين التي تعتمد على استهلاك الطاقة والصيانة الدورية إلى نموذج يعتمد على الديمومة الفيزيائية، مثل Project Silica، يمكن أن يعيد تشكيل التفكير في الأرشفة الرقمية وحفظ الذاكرة الإنسانية للأجيال القادمة. تظل القدرة على تلبية المتطلبات التجارية وتوسيع نطاق الإنتاج هما التحديان الرئيسيان في المراحل القادمة.