Ačkoliv v současnosti vzniká a ukládá se více dat než kdykoliv předtím, prostředky pro jejich archivaci nejsou z hlediska spolehlivosti v mnoha ohledech lepší, než byly před stovkami let. Microsoftu se však nyní poprvé podařilo úspěšně aplikovat technologii, která tuto situaci může zásadně změnit. Na malou skleněnou destičku, odolnou proti extrémním podmínkám, laserem vypálil digitální kopii filmu Superman z roku 1978 v plné kvalitě.

Ze stádia, jestli je něco takového možné, se tak posunul do stádia zefektivňování potenciálně revolučního řešení pro dlouhodobé ukládání dat. Film z archivu studia Warner Bros. zabral 75,6 GB dat a spolu s redundancí pro opravu chyb se vešel na destičku z křemenného skla o rozměrech 75 × 75 × 2 milimetry. V současnosti tedy datová efektivnost nového média přibližně odpovídá blu-ray diskům s tím, že se do budoucna očekává podstatné zvýšení kapacity. Plánované využití je navíc výrazně odlišné.

Project Silica, jak vývoj nové úložné technologie Microsoft nazývá, vznikl ve snaze uspokojit specifické potřeby velkých cloudových úložišť. Cloudové servery Azure patří už několik let k hlavní části byznysu americké firmy a v následujících letech se obecně předpokládá další výrazný růst tohoto způsobu ukládání dat. Celý sektor se přitom stále musí spoléhat na řešení vyvinutá primárně pro individuální použití a nebo na poměrně pomalé technologie.

Foto: Microsoft

Skleněná destička o velikosti podtácku může aktuálně spolehlivě uchovat přes 76 GB dat

Klasické, ani průmyslové plotnové disky nejsou zcela uzpůsobeny dlouhodobému používání a jejich životnost se průměrně odhaduje na tři až pět let, načež musí být nahrazeny novými. Magnetické pásky vydrží déle, to je ovšem vykoupeno velmi neefektivním a pomalým způsobem zápisu i čtení a dříve nebo později navíc také musí být vyměněny. Záznam do skla má být podle dosavadních testů mnohonásobně rychlejší a odolnější – ze stejného média by neměl být problém data přečíst ani o stovky let později.

Uchovávání dat jejich fyzickým vypalováním do skla

Technologie Projectu Silica využívá femtosekundové lasery, které extrémně krátkými (odtud název) intenzivními výboji světla doslova vypálí do struktury skla data ve formě tzv. vexelů, trojrozměrných nanoformací v různých hloubkách a pod různými úhly. To zajistí extrémní trvanlivost výsledného záznamu, jehož následné čtení vyžaduje algoritmy strojového učení rozeznávající obrazy a vzorce. Jelikož to probíhá ve dvou osách zároveň, je mnohem rychlejší než konkurenční záznamy s dlouhou výdrží.

Odolnost nového úložiště Microsoft testoval několika způsoby napodobujícími reálné extrémní podmínky, jakým ostatní média nejsou schopna úspěšně čelit. Data ze skla lze stále přečíst po vystavení destičky několikasetstupňovým teplotám, mikrovlnné troubě, vaření, demagnetizaci a ocelovým pilinám. V dostupných informacích se ovšem neobjevuje nic o možné náchylnosti na roztříštění.

Není to poprvé, co veřejnost o revoluční technologii záznamu do skla prostřednictvím femtosekundových laserů slyší. Před několika lety byla vyvinuta v Centru optoelektronického výzkumu na Univerzitě v Southhamptonu ve Velké Británii. Microsoft tento výzkum následně podpořil a z vlastních řad rozšířil skupinu vědců, jež na něm pracují. O technologii se původně hovořilo jako o téměř kouzelné, jelikož má být teoreticky schopná na velmi malé ploše ukládat až stovky terabajtů dat čitelných po miliardy let.

Foto: Microsoft

Vědec Microsoftu umisťuje skleněnou destičku s daty do čtecího zařízení

Tento způsob ukládání digitálních informací je vhodný a určený zejména pro tzv. „studená data“, která mají být uchována po dlouhou dobu s tím, že k nim není třeba často přistupovat. To zahrnuje například stavební plány měst, zdravotní informace, právní smlouvy nebo finanční a geologické informace.

„Nesnažíme se vyrobit věci pro použití doma a na přehrávání filmů. Budujeme úložiště, které operuje v cloudovém měřítku. Velká věc, kterou jsme chtěli eliminovat, je tenhle drahý cyklus přesouvání a přepisování dat do dalších generací. Chceme opravdu něco, co můžete dát na polici na 50, 100 nebo 1000 let a zapomenout na to, dokud to nepotřebujete,“ vysvětluje Ant Rowstron z výzkumného zařízení Microsoftu v Cambridge.

Možná největší objem dat spadajících do popsané kategorie představují zvukové a audiovizuální záznamy a umělecká díla. Dlouhodobé uchovávání filmů je jeden z problémů, se kterými se filmový (i televizní) průmysl potýká už od svých začátků a stále nenašel uspokojivé řešení.

Možná překvapivě je v současnosti nejtrvanlivějším médiem pro archivaci filmů stále analogový filmový materiál, na kterém je u velkého množství titulů studia Warner Bros. uložena jedna ze tří kopií. Další dvě jsou na discích nebo magnetických páskách na různých, od sebe vzdálených místech. Na rozdíl od ostatních úložišť, která je třeba pravidelně obnovovat, může fyzický film může vydržet i několik stovek let. Takový scénář ovšem vyžaduje přísně kontrolované podmínky a složitý, kvalitativně ztrátový proces převádění barevné verze na tři černobílé kopie odpovídající saturaci tří základních barev. Barevný film totiž časem vybledne.

Pevné disky jsou tedy operačně komplikované a kvůli častým výměnám finančně i ekologicky náročné. Filmové kopie zase vyžadují mnoho místa, komplikovaný, drahý a nedokonalý proces jejich vytváření a vysoce kontrolované prostředí skladování. Destičky z křemenného skla žádnou z těchto nevýhod nemají. Zaberou minimum místa, proces tvorby kopie je jednorázový s trvanlivostí potenciálně překračující život lidstva a vytvořený záznam přesně odpovídá tomu, co natočila digitální (a do velké míry i filmová) kamera. Navíc prakticky nezáleží na podmínkách jejich skladování.

Kvůli všem těmto důvodům Warner Bros. nová technologie zaujala a studio tak navázalo spolupráci s Microsoftem. „Naší nadějí vždy bylo, že něco takového bude jednou možné, takže jakmile jsme se dověděli, že Microsoft vyvinul tuto technologii založenou na skle, chtěli jsme ji ověřit,“ řekla technologická šéfka Warner Bros. Vicky Colfová. Firma totiž před několika lety náhodou našla krabice se záznamy rozhlasových her se Supermanem ze 40. let.

Microsoft kromě vypalování dat do skleněných destiček vyvíjí také další typy úložišť. Jeden z nejzajímavějších nápadů se týká biologického materiálu, konkrétně DNA. Základní stavební prvek veškerého života na zemi je prověřen stovkami milionů let přirozeného výběru. Ve své přirozené podobě sice není zcela spolehlivý v ohledu přenášení dat do nových generací, jeho hlavní síla ale spočívá v extrémně vysoké kapacitě. Mezi další projekty patří Project Natick s podvodními datovými centry a Project Brainwave s FPGA čipy pro rychlé hledání chyb v datech.