Архивированный мир Как происходит цифровизация Земли

В апреле 2019 года мир с ужасом наблюдал пожар в соборе Парижской Богоматери. В конце концов пламя удалось остановить, однако крыша, знаменитый шпиль и часть внутренних помещений были уничтожены. С тех пор историческое здание реконструируется. Реставраторы и инженеры работают быстро, не испытывая нехватки ни в финансах, ни в исходных данных: еще в 2010 году Нотр-Дам был полностью оцифрован снаружи и изнутри. Этим занималась команда бельгийского искусствоведа Эндрю Таллона, которая с помощью лазерных дальномеров (лидаров) получила детальные трехмерные копии почти полусотни величайших соборов Европы.

Впрочем, сегодня оцифровывают многие не столь заметные архитектурные и исторические памятники. Некоммерческий фонд CyArk создает и сохраняет виртуальные слепки более чем 200 таких шедевров, от статуй острова Пасхи до армянского монастыря Нораванк. Проект Virtual Wonders сканирует даже останки знаменитых кораблекрушений, включая остов «Титаника». Но далеко не всему, что окружает нас, повезло получить такой культовый статус, как «Титаник» или Нотр-Дам. Американский археолог Крис Фишер остро осознал это, руководя раскопками крупного поселения доколумбовой эпохи.

Работая в джунглях Центральной Америки, экспедиция расчистила площадки под вертолеты, палаточный лагерь и даже полевую часовню. Ученый заметил, что присутствие совсем небольшого количества людей нарушило первозданную чистоту и покой этого места. Что уж говорить о тех частях планеты, где ведется постоянная хозяйственная деятельность. «Сегодня быть археологом — ​потрясающе, — ​говорит Крис Фишер. — ​Новые технологии позволяют исследовать планету, как никогда прежде. Чего нам не хватает, так это времени. Климатический кризис и человеческая активность угрожают уничтожить наше природное и историческое наследие. Не пора ли задокументировать все, пока не поздно»?

Копия Земли

Работая на покрытых зарослями руинах древнего города, команда Фишера действовала далеко не наугад. Местность была заранее обследована с самолетов с помощью тех же лидаров. Эти инструменты создают плотное трехмерное облако точек, на основе которого можно получать разные изображения. Математическая обработка позволяет «удалять» растительность, чтобы рассмотреть детали скрытой под ней поверхности. Так ученые увидели фундаменты давно разрушенных зданий, остатки дорог и древних пирамид, прежде чем прибыли на место.

Все это натолкнуло Криса Фишера на мысль о сборе полных лидарных данных для всей поверхности земной суши. Его программная статья, опубликованная в 2019 году, дала официальный старт проекту The Earth Archive. Реализация такой задачи потребует как минимум пары десятилетий, что на фоне все усиливающихся климатических изменений совсем мало. Поэтому первыми обследовать планируется районы, находящиеся под особой угрозой, такие как леса Амазонии и побережья, которые в последние годы меняются особенно стремительно.

«Сканировать, сканировать и еще раз сканировать», — ​повторяет ученый. По его задумке, The Earth Archive станет не просто важным источником данных для работы историков, геологов и климатологов. Эти данные послужат базовой линией, на которую можно опираться при оценке быстрых изменений, происходящих сегодня на планете. Тем снимком «до», который важно показать, чтобы по-настоящему осознать «после». Возможно, что такая цифровая копия Земли останется главным наследием, которое мы сможем передать следующим поколениям.

Бункер данных

Исторические артефакты и произведения искусства сохраняют музеи и галереи. В Швейцарии строится бункер Microbiota Vault для складирования образцов микробного населения нашей планеты. На норвежской половине архипелага Шпицберген действует Всемирное хранилище семян, где уже собраны образцы почти миллиона видов растений из 4,5 миллиона известных на сегодняшний день. А по соседству с ним на 250 м в глубину той же горы уходят коридоры хранилища данных Arctic World Archive.

Скрыть текст

Бункер обеспечивает «холодное» хранение данных без регулярного доступа к ним. Оно дополняет «теплое» хранение проектом Internet Archive

Изолированные помещения устроены в тоннелях заброшенной угольной шахты и запираются несколькими стальными дверьми. Окружающая мерзлота поддерживает внутри стабильно низкую температуру. По расчетам ученых, даже при самом катастрофическом сценарии потепления потребуется больше 200 лет, чтобы она оттаяла. Не страшно и повышение уровня моря: хранилище расположено намного выше. Здесь хранятся оцифрованные данные национальных архивов Испании и Мексики, исторические фотографии и важнейшие кинофильмы. А в 2020 году банк пополнился коллекцией кодов GitHub.

К тому времени самый популярный в мире репозиторий для программистов накопил десятки терабайтов кода — ​по выражению участников программы GitHub Archive, «невидимого и бесценного наследия человечества». Этими алгоритмами, функциями и библиотеками пользуются разработчики всего мира, и утрата библиотеки GitHub могла бы резко затормозить прогресс. Поэтому данные отправились, пожалуй, в самое безопасное место на Земле — ​на Шпицберген. 17 тысяч важнейших проектов, коды которых удостоились этой чести, помечены на GitHub соответствующими почетными ярлыками.

От мерзлоты до Луны

Компания Piql AS, которая построила и эксплуатирует хранилище Arctic World Archive, гарантирует, что данные в нем будут читаемы как минимум через 500 лет, а возможно, и через тысячу. Обес­печить такую сохранность обычные носители информации, конечно, не могут. Их время жизни исчисляется максимум десятками лет. Поэтому для архива используются специально разработанные носители piqlFilm. Это тонкая лента из прозрачного полиэстера, разделенная на кадры, как фотопленка. На каждом кадре нанесено около 8,8 миллиона крошечных точек солей серебра, которые образуют считываемый узор, напоминающий QR-код.

Скрыть текст

* Меньшие цифры — ​при стандартных режимах использования, бóльшие — ​без ­использования, при хранении в идеальных условиях.

Одна катушка piqlFilm содержит почти километр пленки. Поэтому для сохранения данных от GitHub и базы знаний для программистов Stack Overflow общим объемом 21 терабайт их потребовалось всего 186 штук. Катушки поместили в отдельные стальные контейнеры и заперли в вечной мерзлоте арктического хранилища на следующие сотни лет. В будущем архив может получить и еще один «бэкап», на Луне. Стартап Lonestar уже забронировал место на одной из ракет, чтобы доставить туда свое оборудование и провести первые испытания в 2023 году. Здесь информация останется в безопасности даже в том экстремальном случае, если будущее не пощадит и Шпицберген.

Для такого «вечного» хранилища носители, способные продержаться несколько сотен лет, кажутся слишком короткоживущими. На их фоне надежнее выглядят бумага и пергамент, свитки которых в подходящих условиях могут пролежать больше тысячелетия. Но еще лучше сохраняются обожженные глиняные таблички, которые не боятся воды и выдерживает высокие температуры. Недаром мы знаем так много о цивилизациях Древней Месопотамии, клинописные записи которых старше 5000 лет. А некоторые керамические артефакты Дальнего Востока еще вдвое старше.

Хранить вечно

На таких керамических носителях собирает информацию хранилище Memory of Mankind, устроенное в Австрийских Альпах. Этот бункер уходит на глубину до 2 км, причем авторы проекта рассчитывают, что через несколько сотен лет тоннель естественным образом закроется, а сомкнувшиеся скалы образуют над ним огромную «капсулу времени», защитив библиотеку на следующие миллионы лет. И чтобы будущим историкам было проще разобраться в накопленной информации, она записывается в аналоговом виде.

Скрыть текст

Для хранения данных на Луне Lonestar разрабатывает автономные герметичные дата-центры с плотностью хранения информации до 16 Тб/кг

Для этого изготавливаются керамические таблички, на которых лазерным лучом наносится рисунок — ​изображение, карта или текст, — ​после чего пластину обжигают и покрывают стеклом. Высокая плотность записи, как у микропленки, позволяет разместить на пластине размером 20 × 20 см до 5 млн символов. Например, для записи всего цикла книг о Гарри Поттере достаточно пары таких табличек, способных ждать под горой миллионы лет, пока их не найдут наши далекие потомки. Если, конечно, к этому времени на Земле еще останется кто-то, кто сможет прочесть наши данные или хотя бы ­заинтересуется ими.