Microsoft tiên phong với công nghệ lưu trữ dữ liệu trên thủy tinh, hứa hẹn tuổi thọ lên đến 10.000 năm

Trong bối cảnh nhu cầu lưu trữ dữ liệu của kỷ nguyên số đang bùng nổ, các phương tiện truyền thống như băng từ và ổ cứng bộc lộ điểm yếu chí mạng là tuổi thọ ngắn, thường bắt đầu xuống cấp chỉ sau khoảng một thập kỷ.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Microsoft vừa công bố một bước đột phá mới: hệ thống lưu trữ dữ liệu bằng thủy tinh có khả năng bảo quản thông tin an toàn trong ít nhất 10.000 năm.

Công nghệ mới này sử dụng các tia laser năng lượng cao để khắc dữ liệu vào một khối thủy tinh borosilicate – loại vật liệu chịu nhiệt thường được dùng làm đồ dùng nhà bếp.

Trong nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature, nhóm tác giả đã chứng minh khả năng lưu trữ ấn tượng của hệ thống này. Chỉ với một tấm thủy tinh vuông rộng 12cm và dày 2mm (tương đương kích thước một tấm lót ly), họ có thể lưu trữ tới 4,8 terabyte dữ liệu, tương đương với khoảng hai triệu cuốn sách in.

Cơ chế hoạt động của công nghệ này dựa trên các vụ nổ vi mô. Nhóm nghiên cứu sử dụng tia laser bắn ra các xung cực ngắn, chỉ kéo dài vài phần triệu tỷ giây, vào các điểm chính xác bên trong tấm thủy tinh.

Tại mỗi điểm tác động, tia laser tạo ra một “vụ nổ nano do plasma cảm ứng,” làm biến dạng cấu trúc vật liệu và thay đổi cách ánh sáng truyền qua nó. Các biến dạng này đóng vai trò như các mã dữ liệu.

Để đọc lại thông tin, họ sử dụng kính hiển vi quang học kết hợp với thuật toán học máy để giải mã sự thay đổi của ánh sáng khi đi qua các lớp dữ liệu. Hệ thống có thể đọc dữ liệu từ 300 lớp xếp chồng lên nhau, với thuật toán giúp lọc bỏ nhiễu từ các lớp lân cận.

Mark Bathe, kỹ sư sinh học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đánh giá cao công nghệ này và cho rằng giải pháp dựa trên thủy tinh “về nguyên tắc, hoạt động như một kho lưu trữ gần như vĩnh viễn để sao lưu các dữ liệu quan trọng.”

Các thử nghiệm lão hóa cho thấy dữ liệu có thể tồn tại nguyên vẹn trong 10.000 năm ngay cả ở nhiệt độ 290 độ C, và tuổi thọ thực tế ở nhiệt độ phòng có thể kéo dài gấp hàng chục hoặc hàng trăm lần con số đó.

Richard Black, nhà khoa học máy tính dẫn đầu dự án Project Silica tại trung tâm Microsoft Research ở Cambridge (Anh), giải thích sự ưu việt của phương pháp này so với công nghệ từ tính.

Ổ cứng và băng từ lưu trữ dữ liệu bằng cách từ hóa các vùng nhỏ trên màng kim loại, nhưng từ tính này dễ bị mất đi theo thời gian, buộc người dùng phải sao chép và ghi lại dữ liệu định kỳ.

Ông Black nhấn mạnh: “Điều tuyệt vời về thủy tinh là, một khi đã được ghi, nó là bất biến. Bạn đã hoàn tất.” Thiết bị lưu trữ này cũng không cần kiểm soát nhiệt độ hay bảo trì thường xuyên.

Mặc dù quy trình ghi và đọc dữ liệu phức tạp hơn nhiều so với việc mở một tệp trên ổ cứng, và đòi hỏi phần cứng chuyên dụng, nhưng công nghệ này đã vượt qua giai đoạn thử nghiệm vật liệu đơn thuần.

Long Qian, nhà sinh học tổng hợp tính toán tại Đại học Bắc Kinh, nhận định rằng nghiên cứu đã chứng minh đây là một “hệ thống lưu trữ có thể triển khai.”

Peter Kazansky, nhà nghiên cứu quang điện tử tại Đại học Southampton, cũng đồng tình khi cho rằng công nghệ này có thể “thực sự cách mạng hóa ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu.”

Tuy nhiên, hệ thống này không được thiết kế để thay thế ổ cứng cho nhu cầu sử dụng hàng ngày, vì nó không cho phép ghi đè dữ liệu và tốc độ truy xuất không phù hợp cho việc truy cập thường xuyên. Thay vào đó, nó là giải pháp lý tưởng cho các kho lưu trữ dài hạn, nơi dữ liệu cần được bảo quản qua nhiều thế kỷ, như dữ liệu khoa học, hồ sơ di sản văn hóa hoặc các kho lưu trữ phòng chống thiên tai.

Microsoft hiện đang hợp tác với sinh viên để tạo ra một tấm kính lưu trữ các thông tin quan trọng về sự sống trên Trái Đất, lấy cảm hứng từ Đĩa ghi vàng (Golden Record) của NASA trên tàu vũ trụ Voyager.

Với chi phí bảo quản gần như bằng không sau khi dữ liệu đã được ghi, đây hứa hẹn là giải pháp tối ưu để lưu giữ tri thức nhân loại cho các thế hệ tương lai./.