Des chercheurs de Microsoft ont développé un système laser automatisé qui permettrait de stocker d’immenses quantités de données dans du verre pendant plus de 10 000 ans. Les systèmes de stockage de données sur verre reposent sur un support en verre résistant au temps et aux intempéries et l’ensemble du processus serait facilement reproductible et automatisable. La technologie pourrait constituer une alternative intéressante pour soutenir des systèmes complexes tels que les centres de données, toujours plus demandeurs en espace de stockage.
Nous accumulons quotidiennement tellement de données que le volume accumulé doublerait tous les trois ans. Ces données incluent des informations personnelles, commerciales ou encore juridiques et doivent être conservées pendant des décennies, voire des siècles pour les archives historiques.
Or, la majorité des systèmes de stockage numériques, tels que les disques durs et les bandes magnétiques, reposent sur des supports qui se détériorent au bout de quelques années, les rendant inadaptés au stockage à long terme. Pour pallier les pertes de données, celles-ci doivent être régulièrement transférées sur de nouveaux supports, un processus coûteux en temps, en matériel et en énergie.
Des technologies de stockage alternatives sont de plus en plus explorées pour supporter les volumes croissants de données tout en augmentant la durabilité du stockage. Parmi ces technologies alternatives figure l’encodage de données sur verre, proposé depuis plusieurs décennies pour le stockage de données à long terme.
Appelée écriture directe par laser femtoseconde, la technique consiste à graver les données sur du verre à l’aide de lasers. Son potentiel réside dans le fait que le verre est thermiquement et chimiquement stable et résiste donc à l’humidité, aux variations de température et aux interférences électromagnétiques.
Cependant, malgré les décennies de recherche, aucun système d’écriture et de récupération suffisamment efficace n’a jusqu’ici été développé. L’équipe du projet Silica de Microsoft Research propose un nouveau système laser multifaisceaux qui permettrait de conserver efficacement et durablement les données dans du verre de silice.
« Silica est le premier système de stockage de données sur verre répondant à toutes les exigences d’un système de stockage de production », écrivent les chercheurs dans leur étude publiée hier (18 février) dans la revue Nature.
4,84 téraoctets dans un morceau de verre de 12 centimètres carrés
Le système Silica consiste à utiliser des lasers émettant des impulsions lumineuses pour convertir les données en minuscules structures gravées dans de fines couches de verre. Plus précisément, les unités de données sont encodées dans le verre en unités complexes appelées voxels (pixels tridimensionnels) et pouvant contenir chacun plus d’un bit d’information.
Des bits supplémentaires ont également été ajoutés au cours de l’encodage afin de réduire les erreurs éventuelles d’écriture et de lecture. Les données gravées peuvent être lues à l’aide d’un microscope et d’une caméra qui transfère ensuite les images à un algorithme de réseau neuronal reconvertissant les informations en bits.
Gros plan sur le matériel d’écriture de données sur verre. © Microsoft ResearchD’après les tests des chercheurs, le système dispose d’une capacité d’écriture de 5,9 mégabits par seconde et peut ainsi graver une densité de données de 1,59 gigabit par millimètre cube ou encore 4,84 téraoctets dans un morceau de verre de 12 centimètres carrés et de 2 millimètres d’épaisseur. « Ce stockage équivaut à environ 2 millions de livres imprimés ou 5 000 films 4K ultra haute définition », soulignent Feng Chen et Bo Wu, membres de l’équipe du projet Silica, dans un communiqué.
Les tests de durabilité ont été réalisés à l’aide d’expériences de vieillissement accéléré telles que le chauffage à l’intérieur d’un four. D’après les estimations de l’équipe, extrapolées à partir de ces essais, les résultats indiquent que les données pourraient rester stables et lisibles pendant plus de 10 000 ans à 290 °C et pourraient durer encore plus longtemps à température ambiante.
La qualité de lecture et d’écriture dépendrait toutefois de la qualité du verre utilisé. Lorsque les chercheurs ont testé leur approche sur du verre borosilicaté, qui est moins cher que le verre standard, la capacité de traitement des données a diminué. À noter également que les tests de durabilité n’ont pas tenu compte d’autres facteurs de dégradation tels que les contraintes mécaniques et la corrosion chimique. La question quant au coût de son intégration aux centres de données existants reste également ouverte.
Néanmoins, le système serait facilement reproductible car il est compatible avec les lasers disponibles dans le commerce, souligne l’équipe. Si le stockage de données sur verre a été proposé depuis plus d’une décennie, ces résultats constitueraient une confirmation de sa viabilité à des échelles telles que les centres de données, selon un expert interrogé par le New Scientist.
D’après les chercheurs, les premières applications qui pourraient être envisagées se trouvent dans les endroits où les données doivent être conservées pendant des siècles tels que les bibliothèques nationales et les archives scientifiques ou culturelles.
« Si elle était mise en œuvre à grande échelle, la silice pourrait représenter une étape majeure dans l’histoire de la conservation des connaissances, à l’instar des os oraculaires, des parchemins médiévaux ou des disques durs modernes. Un jour, un simple morceau de verre pourrait porter le flambeau de la culture et du savoir humains à travers les millénaires », concluent Feng Chen et Bo Wu dans le communiqué.