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27.04.2020 - 13:020

L’archiviazione eterna dei dati sarà possibile grazie al vetro

Una ricerca per l’archiviazione efficiente a lungo termine ha portato a una nuova tecnica di scrittura dei dati su vetro

LOS ANGELES - Un innovativo progetto di Microsoft Research denominato “Project Silica”, sfruttando le più recenti scoperte nei campi dell’ottica laser e dell’Intelligenza Artificiale, mira a risolvere, in maniera relativamente economica, un grande problema della società digitale, ovvero l’archiviazione a lungo termine di enormi quantità di dati.

Un mondo di dati

La gran mole di dati che l’umanità sta cercando di archiviare (foto, video, musica, film, eccetera) è in rapida crescita, mentre la capacità delle tecnologie di archiviazione esistenti sta diminuendo.
Oggi, in effetti, il long term storage avviene soprattutto con gli hard-disk fissi, che però si usurano in 3-5 anni, oppure tramite i nastri magnetici che durano al massimo 5-7 anni. In entrambi i casi è comunque necessario, a intervalli di tempo più o meno lunghi, trasferire i dati su supporti più recenti prima che le informazioni vengano perse. Il tutto determina un logoramento degli stessi formati dei file, che diventano obsoleti, e un costo molto elevato. E con la quantità di dati che l’umanità sta producendo, a breve non ci saranno più né i soldi né il tempo per fare il backup degli archivi a lungo termine.

Una nuova tecnologia di scrittura dei dati

Il Project Silica di Microsoft ha forse trovato la soluzione a questo problema, grazie allo sviluppo di una tecnica per archiviare i dati in un vetro al quarzo. Il nome del progetto, infatti, deriva appunto dal silicio, materia prima con la quale si fa il vetro e che si trova in abbondanza in natura.
La nuova tecnica messa a punto da Microsoft si basa sulla tecnologia laser, per la precisione viene utilizzato un raggio laser che ha una durata brevissima pari a 100 femtosecondi (un femtosecondo è pari ad un milionesimo di miliardesimo di secondo). Il raggio laser non viene puntato sulla superficie del vetro ma direttamente al suo interno, e la parte colpita viene modificata creando un “voxel”, cioè un pixel volumetrico, una unità base che rappresenta un bit di informazioni.
Ogni voxel può avere un orientamento diverso in base all’inclinazione del laser, e anche una dimensione diversa in base alla potenza applicata. In questo modo è possibile creare una griglia tridimensionale di voxel disposti in varie posizioni e a varie profondità nel vetro. Ciò consente di archiviare una grande quantità di dati sfruttando l’altissima densità di voxel per centimetro cubo che tale tecnologia permette. E quando l’intero pezzo di vetro è stato scritto, non potendo cioè ospitare altri voxel, il vetro deve essere conservato. Si tratta, infatti, di una tecnologia di archiviazione “write once”, nel senso che i dati si possono scrivere una volta sola, non possono essere modificati e non si possono cancellare.
Anche la tecnologia adoperata per leggere i dati è molto sofisticata. Un microscopio elettronico controllato da un computer “legge” progressivamente i vari strati di voxel impressi nel vetro per ricostruire i dati, uno strato alla volta. Il tutto avviene grazie ad algoritmi di apprendimento automatico che decodificano le immagini e gli schemi che si creano quando la luce polarizzata brilla attraverso il vetro.

Una soluzione innovativa per il futuro

Il vetro è un materiale facilmente reperibile in natura, molto economico e a dir poco resistente. A tal proposito, molti potrebbero credere che il vetro sia molto delicato, ma quello di silice può resistere alle bolliture in acqua calda, alla cottura in forno, alle microonde, alle smagnetizzazioni e ad altre minacce ambientali che possono distruggere le informazioni. Inoltre, il vetro al quarzo non ha bisogno di un raffreddamento costante per mantenere integro il materiale, o di sistemi che rimuovono l’umidità dall’aria, quindi usandolo si ridurrebbe l’impatto ambientale della conservazione dei dati su larga scala.
Per quanto riguarda la domanda sull’uso che si potrà fare in futuro di questo nuovo metodo di archiviazione, la risposta viene fornita da Ant Rowstron, vicedirettore di laboratorio associato di Microsoft Research Cambridge nel Regno Unito, che ha collaborato con l’Università di Southampton per sviluppare Project Silica. «Non stiamo cercando di costruire supporti che si mettono in casa o per riprodurre film. Stiamo costruendo uno storage che opera su scala cloud. Una delle attività che volevamo eliminare è questo costoso ciclo di spostamento e riscrittura dei dati alla generazione successiva. Vogliamo qualcosa che si possa mettere su uno scaffale per 50, 100 o 1.000 anni e dimenticarlo fino a quando non ce ne sarà bisogno», ha spiegato Rowstron.
Per tutte queste ragioni, la soluzione proposta da Project Silica potrebbe rivelarsi un’alternativa più economica e di qualità superiore, rispetto alle attuali soluzioni, per realizzare archivi fisici di contenuti digitali da conservare per moltissimo tempo. Questo nuovo sistema di archiviazione, infatti, potrebbe cambiare il modo in cui conserviamo archivi storici inestimabili o tesori culturali e, quindi, potrebbe essere adoperato per i “cold data”, cioè i dati “freddi”, quelli che non devono più essere modificati, come ad esempio le serie storiche, gli archivi di Stato, le grandi biblioteche e le cineteche. In questo senso, secondo Microsoft, qualunque tipo di dato che non deve essere modificato, ma solo conservato, può essere “congelato” nel vetro.
Ovviamente, c’è ancora molto lavoro da fare per raggiungere una larga scala. Ma i ricercatori di Microsoft stanno già lavorando per aumentare significativamente la velocità con cui i dati possono essere scritti e letti, così come la densità di voxel per centimetro cubo.

La “proof of concept”

La prova di fattibilità che si possono archiviare dati su un vetro al quarzo è avvenuta grazie alla collaborazione tra Microsoft e Warner Bros. Nella fattispecie, è stato archiviato e recuperato l’intero film “Superman”, nella sua versione originale del 1978, in un piccolo pezzo di vetro delle dimensioni di un sottobicchiere, cioè 7,5 centimetri di lato e 2 millimetri di spessore. Quello del film Superman è stato solo un esperimento dimostrativo e come ha dichiarato Mark Russinovich, Chief Technology Officer di Microsoft Azure, la divisione aziendale dedicata al cloud computing, «conservare l’intero film di Superman in vetro e poterlo leggere è una pietra miliare importante».
Warner Bros, che è stata scelta come partner da Microsoft in virtù della enorme quantità di dati che ha bisogno di archiviare, prevede di costruire una propria infrastruttura di archiviazione in vetro. «Se la soluzione di archiviazione di Project Silica si dimostrasse la più economica e scalabile possibile, e tutti riconosciamo che è ancora agli inizi, ci piacerebbe vederla adottata anche da altri studi cinematografici, dai nostri colleghi e da altri settori», ha affermato Vicky Colf, Chief Technology Officer di Warner Bros. «Se funziona per noi, crediamo fermamente che questo sarà un vantaggio per chiunque voglia preservare e archiviare contenuti».

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