Microsoft Project Silica bewaart data 10.000 jaar in speciaal glas

Microsoft heeft met Project Silica een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van extreem duurzame dataopslag. Waar traditionele opslagmedia zoals harde schijven en magnetische tapes doorgaans slechts enkele tientallen jaren meegaan voordat slijtage en degradatie optreden, richt deze technologie zich op een bewaartermijn van tot wel 10.000 jaar.

Wat is Project Silica?

Project Silica is een onderzoeksinitiatief van Microsoft waarbij digitale informatie wordt opgeslagen in glas in plaats van op magnetische of elektronische media. De kern van de technologie is het gebruik van femtoseconde-lasers — ultrakorte laserpulsen van een biljardste van een seconde — die microscopisch kleine structuren in het glas aanbrengen. Deze structuren coderen data in drie dimensies.

In eerdere onderzoeksfasen werd vooral gewerkt met hoogwaardig kwartsglas. De recente doorbraak is dat het proces nu succesvol werkt met borosilicaatglas — hetzelfde type glas dat wordt gebruikt in kookgerei en ovendeuren. Dit materiaal is veel goedkoper, breder beschikbaar en eenvoudiger te verwerken dan speciaal kwartsglas. Dat maakt grootschalige toepassing realistischer.

Waarom borosilicaatglas?

Borosilicaatglas heeft verschillende eigenschappen die het geschikt maken voor langdurige archivering:

• Bestand tegen hoge temperaturen
• Ongevoelig voor water en vocht
• Weerstand tegen chemische aantasting
• Mechanisch stabiel
• Ongevoelig voor elektromagnetische straling

Omdat de data fysiek in de glasstructuur wordt gegraveerd, is er geen sprake van magnetische of elektrische lading die kan vervagen. Dat betekent dat het medium niet gevoelig is voor elektromagnetische storingen of veroudering zoals bij traditionele opslag.

Hoe wordt de data opgeslagen?

De data wordt vastgelegd in zogeheten voxels (volumetrische pixels) binnen het glas. In de nieuwste versie introduceert het team een techniek genaamd ‘phase voxels’.

Bij eerdere methodes werd gebruikgemaakt van veranderingen in polarisatie. Nu wordt de faseverandering in het glas zelf gemanipuleerd. Hierdoor kunnen voxels met één enkele laserpuls worden gevormd. Dat verhoogt de precisie en verlaagt de complexiteit van het schrijfproces.

Een bijzonder kenmerk is dat de data niet alleen in twee dimensies wordt opgeslagen, maar in honderden lagen in een glasplaat van slechts ongeveer 2 millimeter dik. Hierdoor ontstaat een zeer hoge opslagdichtheid in een fysiek klein en robuust medium.

Sneller schrijven door parallelle lasers

Een andere belangrijke vooruitgang is de mogelijkheid om meerdere voxels tegelijk te schrijven. Door een wiskundig model te ontwikkelen dat rekening houdt met voor- en naverwarming in het glas, kan het systeem nauwkeurig voorspellen hoe het materiaal reageert op meerdere gelijktijdige laserpulsen.

Met behulp van een multi-beam systeem kunnen meerdere datapunten parallel worden gegraveerd. Dit verhoogt de schrijfsnelheid aanzienlijk — een cruciale stap richting praktische inzetbaarheid.

Vereenvoudigde uitleestechniek

Ook het uitlezen van de data is efficiënter geworden. Waar oudere versies drie tot vier camera’s vereisten om de verschillende lichtveranderingen te detecteren, is nu nog maar één camera nodig.

Dit heeft meerdere voordelen:

• Lagere hardwarekosten
• Compacter uitleesapparaat
• Minder complexe kalibratie
• Grotere betrouwbaarheid

Bij traditionele opslag wordt informatie vaak gelezen via magnetische koppen of elektronische sensoren. Bij Project Silica gebeurt dit optisch, door veranderingen in het glas te analyseren.

Levensduur van 10.000 jaar

Om de duurzaamheid te testen, ontwikkelden de onderzoekers versnelde verouderingstests. Hierbij wordt het glas blootgesteld aan extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen. Op basis van deze tests wordt geschat dat de data minimaal 10.000 jaar intact kan blijven onder normale opslagcondities.

Dit maakt de technologie bijzonder interessant voor:

• Nationale archieven
• Wetenschappelijke datasets
• Cultureel erfgoed
• Juridische documenten
• Klimaat- en ruimtevaartdata

Publicatie in Nature

De wetenschappelijke bevindingen zijn gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Nature. Daarmee is de onderzoeksfase formeel afgerond en zijn de technische details openbaar gemaakt zodat andere onderzoekers en organisaties hierop kunnen voortbouwen.

Van experiment naar mogelijke toepassing

Hoewel Project Silica zich nog niet in commerciële uitrol bevindt, is de overstap naar borosilicaatglas een belangrijke stap richting schaalbaarheid en betaalbaarheid. Microsoft onderzoekt hoe de technologie kan bijdragen aan de groeiende behoefte aan duurzame, energiezuinige en langdurige digitale archivering.

Waar traditionele datacenters continu energie verbruiken om opslagmedia operationeel te houden en periodiek moeten migreren naar nieuwe dragers, biedt glasopslag een fundamenteel andere benadering: een passief, extreem duurzaam archiefmedium dat generaties kan overbruggen zonder onderhoud.

Project Silica laat zien dat langdurige digitale bewaring niet langer alleen een theoretisch concept is, maar zich ontwikkelt tot een praktische technologie met potentieel wereldwijde impact.

Door: Drifter