В конце 1990-х у профессора Питера Казанского случилась почти детективная встреча с наукой, которая через четверть века неожиданно оказалась связана с одной из главных проблем цифровой эпохи — куда девать растущие горы данных и как перестать разогревать планету серверами.
В 1999 году Казанский работал в Японии, в лаборатории оптоэлектроники Киотского университета. Там экспериментировали с ультракороткими лазерными импульсами — фемтосекундными, то есть длительностью в одну квадриллионную долю секунды. Учёные «писали» лазером внутри стекла, пытаясь понять, как материал реагирует на такие вспышки. И вдруг заметили странное: свет в обработанном стекле рассеивался не так, как должен.
Обычное рассеяние Рэлея мы все видим каждый день — благодаря ему небо кажется голубым: белый свет, ударяясь о мельчайшие частицы, разлетается во все стороны. Но в стекле, которое «прострелили» лазером, свет вел себя словно по другим правилам: уходил необычными пучками, создавал непредсказуемые узоры и «искры» в глубине прозрачного материала. Казанский вспоминает, что это выглядело так, будто нарушаются законы физики. Объяснения не находилось — пока исследователи не поняли, что внутри стекла родилось нечто новое.
Фемтосекундный лазер не просто оставляет точку. Он вызывает в микроскопическом объёме стекла «микровзрыв»: энергия настолько концентрирована, что в силикатной матрице образуются наноструктуры — крошечные полости и «завихрения», которые меняют путь света. Эти структуры примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса и глазом не различимы. Зато они влияют на поляризацию и интенсивность света, проходящего через стекло, — а значит, могут нести информацию.
Тогда это было красивой физикой. Позже стало ясно, что это — возможный ответ на вопрос, который сегодня волнует уже не только инженеров, но и экологов: как хранить данные так, чтобы не тратить на это гигантские объёмы энергии.
Почему хранение данных стало климатической проблемой
Мы привыкли говорить «облако», как будто информация парит где-то невесомо. На деле «облако» — это огромные дата-центры: здания, набитые стойками серверов высотой с человека, с километрами кабелей, вентиляцией и сложными системами охлаждения. Эти машины постоянно потребляют электричество — и не только для вычислений. Значительная доля уходит на то, чтобы сервера не перегревались.
Мир производит всё больше цифровых следов: видео, фотографии, резервные копии, архивы переписок, логи транзакций, отчётность, данные сенсоров, корпоративные базы. По оценкам, объём создаваемых данных к 2028 году может превысить 394 зеттабайта в год (зеттабайт — это триллион гигабайт). И чем больше данных, тем больше инфраструктуры, чтобы их хранить и быстро доставать.
Международное энергетическое агентство оценивает долю дата-центров примерно в 1,5% мирового потребления электроэнергии, и ожидает заметного роста к 2030 году по мере расширения вычислительных мощностей и спроса на обработку данных. Особенно энергозатратными становятся современные вычисления, где нужны мощные ускорители и плотные кластеры, выделяющие много тепла.
Но есть важная деталь: далеко не вся информация нужна «прямо сейчас». Специалисты по хранению данных часто делят их на «горячие» и «холодные». «Горячие» — это то, к чему обращаются постоянно: онлайн-банкинг, рабочие документы, активные базы сервисов. «Холодные» — это архивы и то, что должно храниться годами из-за требований закона или корпоративной политики: бухгалтерские записи, аудиторские журналы, старые письма, резервные копии, исторические данные исследований. Таких «холодных» данных может быть подавляющее большинство.
А хранить их дорого: жёсткие диски требуют питания, чтобы быть готовыми к доступу, а значит — требуют и охлаждения. Ленты, которые сейчас снова популярны в крупных архивах, тоже не идеальны: их нужно хранить в подходящих условиях, менять раз в 10–20 лет, утилизировать старые носители. Получается, что даже информация, к которой никто не прикасается месяцами, «ест» электричество — и косвенно добавляет выбросов.
«Кристаллы памяти»: идея хранить данные в стекле
Казанский считает, что те самые наноструктуры в стекле можно превратить в носитель для сверхдолгого хранения. Его подход иногда называют «кристаллами памяти», хотя речь идёт не о драгоценных камнях, а о пластинах из особо прочного кварцевого стекла (fused silica).
Суть в том, что лазером внутри стекла создаются миллионы микроскопических «точек» — вокселей (объёмных пикселей), у каждой есть координаты в пространстве. Но информация кодируется не только местоположением. Наноструктуры меняют поляризацию и интенсивность проходящего света — и эти параметры тоже можно использовать как «слои» записи. Поэтому Казанский говорит о пяти измерениях записи: три пространственных плюс свойства света.
Читается такая запись не как обычный QR-код и не как диск. Нужен оптический микроскоп с камерой и специальной оптикой, которая фиксирует изменения поляризации и яркости. Затем программная часть «расшифровывает» узор и превращает его обратно в цифровые данные.
Обещания звучат почти фантастически: высокая плотность (теоретически — сотни терабайт на небольшую стеклянную пластину), отсутствие необходимости постоянно питать носитель, и долговечность, измеряемая не годами, а тысячелетиями. Сама запись требует энергии (лазер делает работу один раз), но для хранения, по задумке, питание не нужно: стекло просто лежит в защищённом контейнере.
У технологии есть и земные ограничения. Стекло можно разбить — значит, требуется защищённая капсула и аккуратная логистика. Второе — скорость. На ранних прототипах чтение может быть заметно медленнее современных «горячих» хранилищ, хотя для архивов это не всегда критично. Казанский и его команда утверждают, что стремятся довести скорость чтения и записи до значений, сопоставимых с привычными системами для архивных задач.
Чтобы перевести идею из лаборатории в продукт, Казанский вместе с сыном создал компанию SPhotonix. Команда пытается довести технологию до уровня, который можно было бы тестировать в реальных дата-центрах — прежде всего там, где нужно «вечное» и неэнергоёмкое хранение: музеи, госархивы, банки, научные данные, культурное наследие.
Скепсис: проблема совместимости и «железа будущего»
У любой радикально новой технологии есть вопрос: как встроить её в существующую инфраструктуру? Экосистема хранения данных — это стандарты, интерфейсы, протоколы, логистика, привычные процедуры резервного копирования и восстановления. И здесь «стеклянные архивы» выглядят как отдельный мир: понадобится специализированное оборудование для записи и чтения, новые рабочие процессы, обучение персонала, интеграция с программными системами управления данными.
Критики указывают и на долгосрочный риск: любой носитель должен быть не только долговечным физически, но и «читаемым» через десятилетия. Сегодня уже трудно найти устройства для некоторых старых форматов, хотя сами носители могут сохраниться. Если компания исчезнет, а стандарта не будет, кто будет поддерживать оборудование? Это вопрос, который неизбежно встаёт при разговоре о хранении «на века».
Альтернативный фаворит: хранение данных в ДНК
Пока одни ищут ответы в стекле и песке, другие смотрят на фундамент жизни — ДНК. Идея записывать информацию в последовательности оснований A, T, C, G звучит как научная фантастика, но у неё мощная логика: природа уже придумала носитель, который хранит данные невероятно плотно и при правильных условиях очень долго.
Перевод цифровых данных в ДНК концептуально прост: двоичные последовательности сопоставляют четырём буквам генетического кода. Далее «запись» — это синтез молекул с нужной последовательностью, а «чтение» — секвенирование, то есть определение этой последовательности. ДНК действительно может быть крайне плотной: теоретические оценки обещают колоссальные объёмы на грамм вещества. Хранить её можно без постоянного охлаждения, если условия стабильные.
Но у ДНК есть жёсткий барьер — стоимость. Синтез молекул («запись») всё ещё дорог и медленен для масштабного архивирования корпоративных или государственных объёмов. «Чтение» за последние годы стало дешевле благодаря развитию секвенаторов, но «запись» пока не совершила такого же скачка. Кроме того, у ДНК-архивов есть практическая проблема адресации: как быстро найти нужный «файл» в огромной смеси молекул? Для этого придумывают системы меток и индексации, но это усложняет процесс.
Тем не менее крупнейшие компании экспериментировали с такими подходами. Например, Microsoft много лет изучает альтернативные носители в рамках исследований долгосрочного хранения.
Microsoft и стекло на 10 тысяч лет
Отдельной линией в этой истории идёт проект Microsoft, который также связан со стеклом. В феврале 2026 года компания рассказала о прогрессе в записи данных в боросиликатное стекло — более дешёвое и широко распространённое, чем высокочистое кварцевое. Сообщалось, что испытания на «ускоренное старение» позволяют предполагать сохранность данных на горизонте порядка 10 тысяч лет при подходящих условиях.
Интересно, что боросиликатное стекло знакомо многим по быту: его используют в жаропрочной посуде и стеклянных дверцах духовок. Если такой материал действительно подходит для сверхдолгого хранения, это может изменить экономику идеи: носитель становится дешевле, а значит — потенциально ближе к масштабному применению.
При этом даже в оптимистичном сценарии такие решения не заменят «обычные» диски и SSD в повседневных вычислениях. Их логика другая: не максимальная скорость, а долговечность и минимальные затраты на поддержание архива.
Что делать здесь и сейчас: не только носители, но и привычки
Даже если «вечные» носители выйдут на рынок, это будет лишь часть ответа на проблему энергопотребления дата-центров. Большая доля затрат всё равно связана с «горячими» данными и вычислениями. Поэтому параллельно развиваются более прикладные меры: энергоэффективные процессоры, жидкостное охлаждение, использование наружного воздуха в холодном климате, оптимизация распределения нагрузок.
И всё чаще звучит мысль, которая кажется неприятной, но неизбежной: возможно, нам придётся пересмотреть отношение к данным как таковым. Не всё, что можно сохранить, действительно нужно хранить вечно. Архивирование имеет цену — финансовую и экологическую. И, возможно, один из самых эффективных шагов — стать более разборчивыми: что хранить, сколько хранить, в каком виде и с каким уровнем доступности.
Технологии вроде «кристаллов памяти» Казанского и ДНК-хранилищ привлекают именно тем, что предлагают мечту о хранении «без питания» — как библиотека, которая не требует постоянного электричества, чтобы книги не исчезли с полок. В мире, где цифровая информация растёт быстрее, чем успевают строиться электростанции и линии передачи, такая библиотека может оказаться не роскошью, а необходимостью.
И всё началось с того, что в лаборатории в Киото свет в стекле повёл себя «неправильно». Иногда будущее действительно рождается из странностей, на которые кто-то вовремя обратил внимание.
Цитувати
Комментировать могут только зарегистрированные пользователи, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий