Come cambia Project Silica: il vetro Microsoft che conserva dati per 10.000 anni

Archiviare informazioni in modo affidabile è una sfida che accompagna l’umanità da millenni, dalle tavolette d’argilla ai supporti magnetici moderni. Oggi la quantità di dati prodotta a livello globale supera i 120 zettabyte all’anno, vale a dire oltre 120 miliardi di terabyte, la conservazione a lungo termine richiede soluzioni radicalmente nuove. In questo contesto si inserisce Project Silica, iniziativa di ricerca industriale promossa da Microsoft e già svelata nel 2019, che propone un supporto ottico in vetro capace di conservare informazioni per migliaia di anni, sfruttando principi fisici avanzati di interazione tra luce e materia. L’idea nasce da studi accademici sulla scrittura laser tridimensionale e si traduce in una piattaforma tecnologica che potrebbe ridefinire l’archiviazione permanente.

Dal disco ottico alla scrittura tridimensionale

I tradizionali supporti ottici, come CD e DVD, utilizzano un laser per incidere microscopiche variazioni sulla superficie del disco che rappresentano i bit di informazione. Tali tecnologie, sebbene robuste, operano su uno strato bidimensionale e presentano limiti di capacità e durata. La ricerca scientifica degli ultimi due decenni ha invece dimostrato la possibilità di sfruttare l’interno di materiali trasparenti per scrivere dati in più dimensioni, grazie a impulsi luminosi estremamente brevi e ad alta energia.

Esperimenti condotti presso l’Università di Southampton hanno mostrato che impulsi di luce ultrarapidi possono creare strutture permanenti all’interno del vetro. Gli studi hanno aperto la strada a una nuova generazione di memorie ottiche, in cui i dati non sono più incisi in superficie ma distribuiti in volume.

Un’immagine dell’attrezzatura di scrittura per la codifica dei dati sulla superficie del vetro.

La tecnologia di Project Silica

Project Silica si basa sull’utilizzo di vetro borosilicato, materiale stabile e resistente alle alte temperature, comunemente impiegato anche in ambito domestico. La scrittura dei dati avviene tramite impulsi di laser a femtosecondi, cioè impulsi luminosi della durata di un quadrilionesimo di secondo. Tali impulsi modificano localmente la struttura del vetro generando minuscole regioni chiamate voxel, equivalenti tridimensionali dei pixel.

L’innovazione chiave introdotta dal progetto è il cosiddetto phase voxel, una tecnica che sfrutta non solo la posizione spaziale del voxel ma anche la fase della luce utilizzata durante l’incisione. In questo modo, ogni punto può codificare più informazioni rispetto alle tecniche precedenti, aumentando la densità dei dati senza incrementare il volume del supporto.

Durante le dimostrazioni sperimentali, i ricercatori Microsoft hanno inciso oltre 300 strati di voxel all’interno di una singola lamina di vetro di circa 2 millimetri di spessore. La capacità teorica raggiunge circa 4,8 terabyte per unità, equivalente a milioni di pagine di testo o migliaia di film in alta definizione.

Durata e resistenza nel tempo

Uno degli aspetti più rilevanti della tecnologia è la longevità del supporto. Il vetro inciso risulta resistente a campi magnetici, radiazioni, umidità e variazioni termiche.

Test di laboratorio indicano che il materiale potrebbe conservare i dati per oltre 10.000 anni senza degrado significativo, superando di gran lunga i nastri magnetici e i dischi rigidi che richiedono cicli di migrazione e manutenzione continui.

La possibilità di archiviare dati in un supporto che non necessita di alimentazione elettrica né di aggiornamenti periodici riduce drasticamente il rischio di perdita informativa, spesso definito “digital dark age”, ovvero la perdita di memoria digitale dovuta all’obsolescenza dei formati e dei supporti.

Processo di scrittura e lettura dei dati

Il processo di scrittura avviene tramite sistemi multi-beam con controllo in closed-loop, che monitorano in tempo reale la qualità delle incisioni e correggono eventuali deviazioni. La lettura dei dati utilizza invece microscopia ottica ad alta risoluzione e algoritmi di decodifica basati su machine learning per interpretare le variazioni di fase e posizione dei voxel.

La scelta di utilizzare quattro dimensioni informative, anziché cinque come in precedenti prototipi accademici, ha consentito di migliorare l’efficienza energetica e la densità di memorizzazione, riducendo la complessità dei sistemi ottici necessari.

Le evoluzioni di Project Silica dal 2019 al 2026

Come spiegato nell’introduzione, avevamo già parlato di Project Silica (nel 2019 e nel 2023). Le differenze tra le precedenti implementazioni e quella attuale (2026), documentata anche su Nature, riguardano il passaggio da prototipo di laboratorio a piattaforma che inizia a essere ingegnerizzata per un uso industriale.

Le prime versioni di Project Silica erano basate su vetro di quarzo (fused silica) e avevano l’obiettivo di dimostrare la fattibilità del concetto. Nel proof of concept del 2019, una lastra di circa 7,5 × 7,5 × 2 mm conteneva circa 75,6 GB di dati, con codici di ridondanza per l’affidabilità . Il sistema utilizzava voxel birefringenti (basati su polarizzazione e orientazione), scritti con laser a femtosecondi e letti tramite microscopia sensibile alla polarizzazione .

Il focus nel periodo 2022–2023 si è spostato sull’integrazione con lo storage cloud: hardware e software co-progettati, librerie robotiche e modello WORM (Write Once Read Many) pensato per archivi a lungo termine. Capacità dichiarate: fino a circa 7 TB per lastra nelle implementazioni più avanzate basate sull’utilizzo del quarzo.

In questa fase la tecnologia era ancora costosa, con velocità di scrittura molto basse e supporto (basato su quarzo puro) difficile da produrre su larga scala.

Il salto del 2026: dalla ricerca alla scalabilità industriale

La pubblicazione su Nature del 2026 presenta cambiamenti strutturali che segnano il vero salto tecnologico. Innanzi tutto, Project Silica si serve di vetro borosilicato, molto più economico e diffuso pur mantenendo una durata stimata di oltre 10.000 anni.

L’altra grande novità risiede del nuovo schema di codifica phase voxel, gestibile con un singolo impulso laser (i voxel birefringenti richiedevano più impulsi e una gestione della polarizzazione più complessa).

Un limite storico di Silica era la lentezza. Nel 2026 vengono introdotti scrittura multi-beam (più fasci laser in parallelo); scrittura pseudo-single-pulse; controllo in closed-loop e ottimizzazione via machine learning. Si tratta di un miglioramento che porta la scrittura da meno di 1 Mbitps a decine di Mbps per fascio, con prospettive di scalare ulteriormente.

Un altro passo avanti riguarda il lettore: prima erano necessarie 3–4 telecamere per decodificare i voxel; ora basta una sola camera, con riduzione di costi e complessità. Anche qui il miglioramento è ingegneristico: meno hardware, maggiore robustezza.

Applicazioni per archivi e industrie

Le organizzazioni che gestiscono archivi ad alto valore storico e culturale rappresentano il principale ambito di utilizzo dei supporti Project Silica. Archivi nazionali, musei, studi cinematografici e istituzioni scientifiche necessitano di supporti che garantiscano integrità e immutabilità dei dati nel tempo, senza rischio di manipolazione o corruzione.

Il vetro inciso con il laser risponde a queste esigenze perché non può essere modificato una volta scritto, risultando intrinsecamente immune a malware o attacchi informatici. Inoltre, il supporto può essere conservato in condizioni ambientali non controllate senza perdita di dati, riducendo i costi operativi.

Limiti attuali e prospettive di sviluppo

Nonostante i progressi, la tecnologia presenta ancora alcune sfide. La velocità di scrittura dipende dalle prestazioni dei laser a femtosecondi, che devono essere ulteriormente ottimizzati per raggiungere throughput industriali. Anche i sistemi di lettura richiedono hardware specializzato e software di decodifica avanzato.

Tuttavia, i ricercatori ritengono che le barriere più importanti siano ormai superate e che i miglioramenti futuri riguarderanno principalmente l’ingegnerizzazione dei dispositivi. L’integrazione con infrastrutture cloud e sistemi di gestione documentale potrebbe trasformare il vetro inciso in una soluzione standard per l’archiviazione a lungo termine.

Project Silica dimostra che l’interazione tra luce e materia può offrire una risposta concreta alle esigenze di conservazione dati a lungo termine, con un supporto che unisce elevata capacità, resistenza e stabilità nel tempo.

Credit immagini nell’articolo: Microsoft