Project Silica: Microsoft Research hat auf seiner Website verkündet, dass sie kleine Quarzglasscheiben verwenden können, um enorme Datenmengen zu speichern. Sie geben an, dass sie genug Platz haben, um etwa 1,75 Millionen Songs, 3.500 Spielfilme oder den Inhalt von 13 Jahren Musik auf einer Quarzglasplatte zu speichern. Strom würden die futuristischen Speicherplatten dabei nicht benötigen.
Der Clou dieser innovativen Technologie liegt in der Art und Weise, wie die Daten auf der Glasscheibe gespeichert werden. Anstelle der herkömmlichen flachen Datenspeicherung erfolgt die Speicherung in dreidimensionalen Pixeln, den sogenannten Voxeln. Dies ermöglicht eine äußerst platzsparende Datenspeicherung und öffnet die Tür zu bisher unvorstellbaren Speicherkapazitäten.
Warum ist eine solche Technologie überhaupt notwendig? Die herkömmliche magnetische Datenspeicherung, die weit verbreitet ist, hat ihre Herausforderungen. Eines der Hauptprobleme besteht in ihrer begrenzten Lebensdauer. Die Daten müssen regelmäßig neu kopiert werden, um Datenverlust zu verhindern. Dieser Prozess erhöht nicht nur den Energieverbrauch, sondern auch die Betriebskosten erheblich. In einem Video erklärt ein stellvertretender Laborleiter bei Microsoft Research Cambridge, dass, wenn wir so weitermachen wie bisher, wir buchstäblich den gesamten Planeten zubetonieren müssten, nur um die Daten zu speichern, die wir ständig erzeugen.
Langfristige Datenspeicherung
Der Bedarf der Menschheit an langfristiger Datenspeicherung wächst weiterhin in atemberaubendem Tempo. Als Spezies erzeugen wir weiterhin große Mengen an hochwertigen Daten (unsere persönliche Geschichte, medizinische, industrielle, wissenschaftliche Daten usw.), die für unser langfristiges Überleben entscheidend sind, wobei der Bedarf bis 2025 voraussichtlich Hunderte von Zettabytes (10 hoch 21 Bytes) übersteigen wird. Trotz dieses Bedarfs bieten die vorhandenen magnetischen Medien einfach keine nachhaltige und kostengünstige Lösung. Magnetische Medien bauen sich mit der Zeit ab und erfordern erhebliche Emissionen, Energie und Kosten, um langlebige Daten sicher zu speichern.
Das Microsoft Projekt “Silica”
Genau hier kommt das Projekt Silica ins Spiel. Entwickelt von Microsoft Research, hat dieses Projekt das Ziel, große Datenmengen in Glasplatten, die etwa die Größe eines Getränkeuntersetzers haben, zu speichern. Das Besondere dabei ist die beeindruckende Beständigkeit dieser Speichermedien. Die gespeicherten Daten können über Tausende von Jahren sicher aufbewahrt werden, ohne dass sie neu kopiert werden müssen. Dies unterbricht den ständigen Zyklus des Daten-Neu-Kopierens und ermöglicht eine nachhaltige Datenspeicherung.
Das Projekt Silica von Microsoft entwickelt die weltweit erste Speichertechnologie, die von Grund auf neu konzipiert und gebaut wurde, um den Bedarf der Menschheit an einer langfristigen, nachhaltigen Speichertechnologie zu decken. Daten werden in Quarzglas gespeichert: ein kostengünstiges, langlebiges WORM-Medium (write-once-read-many), das EMF (electro-magnetic-forces)-sicher ist und eine Lebensdauer von zehn- bis hunderttausend Jahren hat. Dies hat enorme Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit, denn es bedeutet, dass wir die Daten an Ort und Stelle belassen können und der kostspielige Zyklus des regelmäßigen Kopierens von Daten auf eine neue Mediengeneration, wie es heute gängige Praxis ist, entfällt.
Microsoft überdenkt die Art und Weise, wie groß angelegte Speichersysteme gebaut werden, um die Eigenschaften der Glasmedien voll auszunutzen und ein nachhaltiges und sicheres Speichersystem zu schaffen, das die Archivierung über Jahrzehnte hinweg unterstützt! Sie entwerfen die Hardware- und Software-Stacks von Grund auf neu, von den Medien bis hin zur Cloud-Benutzer-API. Dazu gehört ein neuartiges, stromsparendes Design für die Medienbibliothek, das die Robotik und Mechanik von Archivierungssystemen ebenfalls in Frage stellt.
Die Technologie dahinter
Der Softwaregigant verwendet verschiedene Technologien zum Schreiben und Lesen der Daten: ultraschnelle Femtosekundenlaser zum Schreiben und polarisationsempfindliche Mikroskopie mit normalem Licht zum Lesen. Folglich garantiert das Silica-Speichersystem einen echten Luftspalt für die Speichermedien; es ist physikalisch unmöglich, Daten beim Lesen versehentlich zu überschreiben, da einfach nicht genug Energie vorhanden ist, um das Glasmaterial zu verändern. Das mechanische Design der Medienbibliothek macht es außerdem unmöglich, dass Medien den Weg zurück in einen Brenner finden, wodurch die Sicherheit der archivierten Daten über ihre gesamte Lebensdauer hinweg gewährleistet ist.
Als Speichertechnologie bietet Silica eine höhere volumetrische Datendichte als aktuelle Magnetbänder (Rohkapazität von mehr als 7 TB auf einer quadratischen Glasplatte von der Größe einer DVD), und mit Hilfe der Strahlsteuerung des Laserstrahls ist Microsoft in der Lage, auf Systemebene einen Gesamtschreibdurchsatz zu erreichen, der mit aktuellen Archivierungssystemen vergleichbar ist.
Weitere Einzelheiten über die Technologie und das Projekt (einschließlich eines Prototyps von Microsofts Medienbibliothek in Aktion!) findst du in den folgenden Videos:
Project Silica wurde in einer Microsoft Ignite 2017 Keynote über zukünftige Speichertechnologien vorgestellt.
Project Silica ist Teil des umfassenderen Projekts Optics for the Cloud, das die Zukunft der Cloud-Infrastruktur an der Schnittstelle von Optik und Informatik erforscht.
Im November 2019 kündigte Satya Nadella, CEO von Microsoft, eine Zusammenarbeit zwischen Project Silica und Warner Brothers an, bei der es sich um einen frühe Proof-of-Concept-Demonstration der Technologie handelte, bei der Kinofilme mit Hilfe dieser Technologie archiviert wurden.
Fazit
Abschliessend gesagt, zeigt das Projekt Silica die unglaublichen Möglichkeiten innovativer Speicherlösungen auf, ähnlich der e-Paper-Technologie, welche ebenfalls im Ruhezustand keine Energie verbraucht. Es stellt eine nachhaltige Antwort auf die Herausforderungen der heutigen Datenspeicherung dar und könnte die Art und Weise, wie wir zukünftig Daten archivieren, revolutionieren. Eine einzige Quarzglasplatte hat das Potential bis zu 3.500 Filme zu speichern und über 100.000 Jahre Lagerung zu überdauern. Dies würde bedeuten, dass große Rechenzentren zur Datenspeicherung in der Zukunft überflüssig werden könnten. Es ist aufregend zu sehen, wie diese Technologie die Grenzen des Möglichen erweitert und die Zukunft der Datenspeicherung mitgestaltet und erweitert.