Project Silica: Microsoft tham vọng lưu trữ dữ liệu 10.000 năm vào thuỷ tinh

Dữ liệu bản đồ từ Microsoft Flight Simulator được khắc lên phương tiện lưu trữ Silica.

Điểm đặc biệt của Project Silica nằm ở công nghệ laser femtosecond, loại laser có xung siêu ngắn chỉ kéo dài một phần triệu tỷ giây (10⁻¹⁵ giây). Các tia laser này khắc trực tiếp vào bên trong lớp thủy tinh những mẫu siêu nhỏ, gọi là voxel (viết tắt của “volumetric pixel”). Mỗi voxel có thể chứa nhiều bit dữ liệu tùy theo cách ghi. Microsoft thử nghiệm hai phương pháp chính. Phương pháp đầu tiên dựa trên hiện tượng lưỡng chiết (birefringence), dùng ánh sáng phân cực để khắc các hình elip nhỏ với nhiều hướng khác nhau, mỗi hướng thể hiện một giá trị dữ liệu khác nhau. Phương pháp thứ hai thay đổi chỉ số khúc xạ bằng việc điều chỉnh năng lượng của chùm laser, đơn giản hơn nhưng mật độ lưu trữ thấp hơn.

Để đọc lại dữ liệu, hệ thống sử dụng kính hiển vi quang học đặc biệt phát hiện những khác biệt trong cách ánh sáng đi qua thủy tinh, kỹ thuật gọi là phase-contrast microscopy. Các hình ảnh thu được từ từng lớp voxel được chuyển cho mạng nơ-ron tích chập (CNN), giúp AI nhận diện và giải mã chính xác dữ liệu, kể cả khi các voxel ở những tầng lân cận ảnh hưởng lẫn nhau. Toàn bộ quy trình ghi – đọc còn được bổ sung mã sửa lỗi tiên tiến nhằm đảm bảo dữ liệu không bị hỏng sau hàng thiên niên kỷ.

Hiện tại, Silica vẫn chưa sẵn sàng để thương mại hoá

Theo kết quả thử nghiệm, một tấm thủy tinh kích thước 12 x 12 x 0,2 cm có thể lưu trữ đến 4,8 terabyte dữ liệu. Tuy nhiên, tốc độ ghi vẫn còn chậm, khoảng 66 megabit mỗi giây, tương đương hơn 150 giờ để ghi đầy một tấm. Microsoft đang thử nghiệm giải pháp tăng tốc bằng việc sử dụng nhiều tia laser song song. Dù vậy, đây không phải loại lưu trữ dành cho người dùng thông thường mà hướng đến lưu trữ tư liệu vĩnh cửu trong bảo tàng, thư viện hoặc trung tâm dữ liệu quy mô lớn.

Điểm mạnh của Project Silica là độ bền vượt trội: thủy tinh borosilicate gần như không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ hay từ trường. Sau khi ghi, nó không cần tiêu thụ điện năng để duy trì dữ liệu. Theo các thử nghiệm lão hóa tăng tốc, thông tin được khắc sẽ bền vững trên 10.000 năm ở điều kiện thường. Tuy vậy, dự án vẫn đối mặt với giới hạn thực tế: những hệ thống như kính thiên văn Square Kilometer Array tạo ra hàng trăm petabyte dữ liệu mỗi năm, đòi hỏi hàng trăm nghìn tấm thủy tinh và hàng trăm thiết bị ghi song song để theo kịp.

Nguồn: Ars Technica