Microsoft ha creato l’archivio eterno: 4,8 TB in una lastra di vetro

L’idea di conservare dati per migliaia di anni dentro un piccolo blocco di vetro sembra ancora materiale da film, ma per Microsoft è diventata una linea di ricerca concreta. Dopo le prime dimostrazioni di qualche anno fa, il progetto Project Silica ha fatto un salto importante, descritto in uno studio pubblicato su Nature.

Non si parla più solo di esperimenti da laboratorio, ma di un sistema di archiviazione ottica su vetro che punta alla conservazione a lunghissimo termine. L’obiettivo è chiaro: custodire dataset scientifici, contenuti culturali e registrazioni storiche senza doversi preoccupare di migrazioni continue da un supporto all’altro.

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Nel 2019 i ricercatori di Microsoft avevano inciso l’intero film “Superman” del 1978 dentro una lastra di vetro grande 75x75x2 mm, per un totale di 75,6 GB. Quel prototipo mostrava che si poteva usare il vetro come supporto di archiviazione stabile, ma restava una prova di concetto.

Oggi il lavoro su Project Silica ha numeri completamente diversi.

La nuova ricerca descrive un sistema che raggiunge 4,8 TB di dati su un singolo pezzo di vetro da 120x120x2 mm, un incremento superiore a 63 volte rispetto al primo dimostratore. Non è solo una questione di capacità: la novità sta nel passaggio da esperimento isolato a sistema completo di archiviazione ottica.

Per arrivare a questi valori, i ricercatori hanno aumentato la densità fino a 1,59 gigabit per millimetro cubo, distribuendo l’informazione su 301 strati tridimensionali di voxel microscopici. Ogni voxel è un piccolo volume nel vetro, l’equivalente tridimensionale dei pixel nelle immagini digitali, che codifica i bit da conservare.

La scrittura dei dati avviene con laser a femtosecondi, impulsi estremamente brevi che modificano in modo permanente la struttura interna del vetro. Non si tratta di un’incisione superficiale, ma di una lavorazione tridimensionale che agisce in profondità, strato dopo strato.

La ricerca ha utilizzato due tipi di materiale e due modalità di scrittura differenti.

Nella silice fusa, un vetro molto puro e stabile, i dati vengono registrati con un regime birifrangente. In pratica, il laser crea micro-strutture che cambiano il modo in cui il vetro polarizza la luce, permettendo di raggiungere la massima densità e migliori prestazioni.

Nel vetro borosilicato, più economico e più semplice da lavorare, i ricercatori usano invece una scrittura di fase. In questo caso i voxel modificano l’indice di rifrazione del materiale. La densità risulta leggermente inferiore rispetto alla silice fusa, ma la durata dei dati resta comunque su scala millenaria, con una soluzione più adatta a contenere i costi.

Sul fronte delle velocità, la scrittura nella silice fusa con modalità birifrangente arriva a 25,6 megabit al secondo per fascio. Nel vetro borosilicato, usando voxel di fase, si scende a 18,4 megabit al secondo per fascio, ma con una scrittura parallela a più fasci si raggiungono circa 65,9 megabit al secondo complessivi. Si tratta ancora di numeri da laboratorio, ma già sufficienti per valutare l’uso in scenari di archiviazione a lungo termine.

Scrivere i dati è solo metà del lavoro: un sistema di archiviazione ha senso se permette di recuperare in modo affidabile le informazioni. La lettura in Project Silica si basa su una microscopia ottica ad alta risoluzione, che scansiona gli strati del vetro e acquisisce immagini dei voxel usando luce polarizzata.

Nei campioni birifrangenti di silice pura, la variazione di polarizzazione della luce rivela l’orientamento delle micro-strutture create dal laser. Nei voxel di fase del vetro borosilicato, invece, la lettura sfrutta il diverso indice di rifrazione tra le zone modificate e il materiale circostante. In entrambi i casi, il risultato è una serie di immagini che contengono l’informazione codificata.

Per trasformare queste immagini in bit leggibili, i ricercatori usano modelli di visione artificiale basati su reti neurali convoluzionali. Questi modelli classificano ogni voxel e ricostruiscono i simboli digitali originari, gestendo variazioni e imperfezioni nella lettura ottica.

A valle di questo passaggio entra in gioco la correzione d’errore con codici LDPC (Low-Density Parity-Check).

Questi algoritmi aggiungono ai dati una certa quantità di informazioni di controllo, che permettono di ricostruire i bit corretti anche se la lettura risulta parziale o affetta da rumore. Gli stessi codici LDPC compaiono già in tecnologie diffuse come il 5G, nelle comunicazioni satellitari e negli standard Wi‑Fi più recenti, proprio per garantire trasmissioni affidabili in condizioni non ideali.

Uno degli aspetti più significativi di Project Silica riguarda la durata dei dati. I test di invecchiamento accelerato sul vetro borosilicato indicano una stabilità superiore ai 10.000 anni a temperatura ambiente. Il supporto in vetro non richiede energia per mantenere le informazioni e resiste nel tempo senza le tipiche degradazioni di dischi, nastri o memorie a stato solido.

Questa caratteristica rende la tecnologia orientata in modo netto all’archiviazione a lunghissimo termine. I casi d’uso citati includono grandi dataset scientifici, contenuti culturali e registrazioni storiche, dove la priorità è la conservazione nel tempo e non la rapidità di accesso.

In questo contesto, una soluzione che punta alla scala dei millenni ha un senso ben preciso.

Sul fronte delle prestazioni in lettura, la nuova ricerca non fornisce una metrica dettagliata e chiarisce che la velocità di lettura assoluta non rappresenta una componente di costo significativa del sistema. Nel paper del 2023 dedicato al sistema si trovano comunque valori indicativi compresi tra 30 e 210 MB/s in lettura, numeri che collocano Silica in un’area più vicina all’archiviazione di profondità che non all’accesso frequente.

Al momento Microsoft non annuncia una vera commercializzazione della tecnologia, né presenta prodotti pronti per il mercato. La nuova pubblicazione, insieme al comunicato ufficiale, descrive però Silica come il primo sistema di archiviazione ottica su vetro che soddisfa tutti i principali requisiti tecnici per un uso in produzione. In altre parole, non si tratta più solo di un esperimento isolato, ma di una base concreta su cui costruire futuri servizi di archiviazione.