Lecteurs d'ADN, disques de verre et cristaux 5D : la course au stockage éternel des données

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Notre monde génère des données à un rythme explosif – bien plus que ce que les disques durs actuels, les SSD flash et les bandes magnétiques peuvent suivre de manière économique datacenterdynamics.com fraunhofer.de. Même si nous pouvions fabriquer suffisamment de ces dispositifs, ils s’usent rapidement (les disques durs durent environ 5 ans, les bandes 15 à 30 ans dans des conditions idéales) datacenterdynamics.com, ce qui oblige à des migrations de données coûteuses pour éviter les pertes. Cela a déclenché une course pour trouver des technologies de stockage radicalement nouvelles capables de concentrer plus de données dans moins d’espace et de les préserver pendant des siècles ou plus. Trois des candidats les plus prometteurs sont :

• Stockage de données sur ADN synthétique – encoder des bits numériques dans le code A/C/G/T de molécules d’ADN artificiel.
• Project Silica de Microsoft – utiliser des lasers ultra-rapides pour encoder des données dans des plateaux en verre de quartz.
• Verre nanostructuré 5D (« Superman Memory Crystal ») – stocker l’information dans des nanoréseaux microscopiques à l’intérieur du verre, avec cinq dimensions de codage des données.

Chacun de ces supports futuristes revendique une densité ultra-élevée, une durabilité extrême et une longévité de plusieurs millénaires, mais ils diffèrent dans leur fonctionnement et leur niveau de maturité. Ci-dessous, nous comparons ces technologies sur leur fonctionnement, leur capacité de stockage, leur longévité, leur résistance environnementale, leur efficacité énergétique, leur vitesse, les progrès actuels (y compris les percées 2024–2025), et leurs cas d’utilisation réels – avec des analyses d’experts en pointe dans le domaine.

Stockage de données sur ADN synthétique

Le stockage sur ADN synthétique consiste littéralement à stocker des fichiers numériques dans des molécules d’ADN – le même type d’ADN qui porte l’information génétique, mais fabriqué en laboratoire. Cela semble de la science-fiction, mais des équipes de recherche et des startups ont rapidement progressé pour faire des “disques mémoire” ADN une réalité.

Comment fonctionne le stockage de données sur ADN

Encodage des données : Les données numériques (0 et 1 binaires) sont traduites en séquences des quatre bases de l’ADN (A, C, G, T). Par exemple, un schéma simple associe 00→A, 01→C, 10→G, 11→T blocksandfiles.com. Cela donne une collection de brins d’ADN synthétiques représentant le fichier. À un niveau général, nous convertissons les bits en bases microsoft.com, créant une séquence d’ADN numérique.

Écriture (synthèse) : Des machines spécialisées synthétisent chimiquement ensuite ces brins d’ADN, « imprimant » en quelque sorte la séquence sur des molécules microsoft.com. Les premières écritures d’ADN sont lentes et réalisées dans de petits tubes à essai, mais de nouvelles approches utilisent des puces électroniques avec des réactions massivement parallèles pour augmenter le débit fraunhofer.de fraunhofer.de. Par exemple, un projet récent utilise une puce en silicium avec des milliers de minuscules puits de réaction et des contrôles intégrés pour produire de l’ADN à grande vitesse, miniaturisant de façon spectaculaire ce qui était autrefois des installations de synthèse de la taille d’une pièce fraunhofer.de.

Stockage : Une fois écrites, les molécules d’ADN (chacune de quelques centaines de bases seulement) sont conservées sous une forme inerte – souvent séchées et scellées dans de minuscules contenants (comme des billes ou capsules microscopiques) pour les protéger blocksandfiles.com. L’ADN est remarquablement stable lorsqu’il est gardé au froid, au sec et à l’abri de la lumière. En fait, la preuve de concept de la nature est l’ADN ancien : des scientifiques ont récupéré de l’ADN lisible à partir d’un os de cheval vieux de 700 000 ans conservé dans le pergélisol et même à partir de restes de mammouths vieux de plusieurs millions d’années techxplore.com. De l’ADN synthétique correctement stocké pourrait de la même façon durer des siècles ou plus sans dégradation.

Lecture (séquençage) : Pour récupérer les données, l’ADN est séquencé – le même procédé utilisé en biologie pour lire le code génétique. Les séquenceurs modernes peuvent lire des millions de brins d’ADN en parallèle, produisant les séquences de A/C/G/T qui sont ensuite décodées pour retrouver les données numériques d’origine microsoft.com microsoft.com. Des algorithmes de correction d’erreurs (beaucoup adaptés des télécommunications et de l’industrie du stockage) gèrent le fait que les processus biologiques ne sont pas parfaits, en traitant les fragments manquants ou corrompus microsoft.com microsoft.com. Essentiellement, le stockage ADN implique un cycle d’écriture (synthèse) et un cycle de lecture (séquençage), avec les données dormantes sous forme moléculaire entre les deux.

Densité & Capacité de stockage

La densité de données de l’ADN est stupéfiante. En théorie, l’ADN peut contenir des quantités d’informations par volume bien supérieures à n’importe quelle puce de silicium ou bande magnétique. Les chercheurs ont démontré des codages de données approchant 215 pétaoctets par gramme d’ADN en.wikipedia.org – soit environ 215 millions de gigaoctets dans une gouttelette d’ADN de la taille d’un cube de sucre. Concrètement, “10 films complets pourraient tenir dans un volume de la taille d’un grain de sel” grâce à l’ADN, selon la DNA Storage Alliance de l’industrie blocksandfiles.com. Et une analyse suggère que 1 gramme d’ADN pourrait contenir près de 1 zettaoctet de données (un billion de gigaoctets) dans des conditions optimales blocksandfiles.com.

Cette densité inégalée signifie que l’archive d’un centre de données entier pourrait théoriquement tenir dans la paume de votre main. “L’ADN est extrêmement dense – il contient bien, bien plus d’informations par unité de volume, par unité de masse que n’importe quel support de stockage actuel”, note la chercheuse de Microsoft, Dr Karin Strauss, qui a dirigé la recherche sur le stockage ADN microsoft.com. Cela surpasse même les supports optiques avancés : une archive ADN pourrait réduire une bibliothèque de bandes de la taille d’une pièce à un tube à essai. La densité est l’atout majeur de l’ADN, et l’une des raisons pour lesquelles tant de laboratoires l’explorent.

Longévité & Durabilité

Les données écrites dans l’ADN peuvent durer des millénaires. En tant que support de stockage moléculaire, l’ADN n’a pas de pièces mobiles et ne nécessite pas d’électricité pour rester sur une étagère. S’il est conservé dans des conditions stables, il ne subira pas de « pourrissement des bits » comme les bandes qui se démagnétisent ou les DVD qui s’effacent. En fait, l’ADN préservé dans des fossiles a survécu des centaines de milliers d’années dans la nature techxplore.com. Pour les besoins de stockage artificiel, des entreprises affirment avec confiance une durabilité d’au moins 1 000 ans pour les archives de données sur ADN prnewswire.com.

La robustesse de l’ADN provient de sa nature même : il a évolué pour stocker l’information de manière fiable. Il peut aussi être encapsulé pour une protection supplémentaire. Des chercheurs ont testé le stockage ADN dans des conditions extrêmes – forte humidité, variations de température, voire radiation – et l’ont trouvé très résistant microsoft.com. Une étude de Microsoft a même montré que des brins d’ADN séchés, encapsulés dans du verre, ont survécu à un bombardement de rayonnement neutronique sans perte de données microsoft.com, soulignant son potentiel à résister à des extrêmes environnementaux.

Cependant, l’ADN est une molécule organique, il présente donc des vulnérabilités. Une chaleur élevée (au-delà de ~150°C) ou des produits chimiques agressifs peuvent l’endommager. Ainsi, alors qu’un disque de verre de quartz pourrait survivre intact à un incendie, des échantillons d’ADN brûleraient à des températures extrêmes. Pour une longévité réelle, les archives ADN seraient stockées dans des coffres à climat contrôlé (ou au moins dans des conditions fraîches, sèches et sombres). Heureusement, garder l’ADN au froid et au sec est bien plus facile que, par exemple, relancer des disques durs tous les quelques années. Avec des soins appropriés, l’ADN pourrait surpasser tout autre support de stockage que nous ayons créé – potentiellement des dizaines de milliers d’années ou plus, survivant réellement à des générations de technologies prnewswire.com.

Résilience environnementale et durabilité

Le stockage sur ADN obtient de bons résultats en matière de résilience environnementale et d’éco-responsabilité. Puisque le « support » n’est constitué que de molécules, il est immunisé contre les perturbations électromagnétiques – il n’y a aucune inquiétude concernant les aimants, les impulsions électromagnétiques (EMP) ou les rayons cosmiques inversant des bits (les radiations cosmiques n’altèrent pas significativement l’ADN inerte southampton.ac.uk). L’ADN encapsulé peut supporter des chocs et des vibrations qui feraient planter un disque dur. Et contrairement au disque ou à la bande, les fluctuations de température et d’humidité ne sont pas catastrophiques (même si, pour une longévité extrême, des conditions stables sont préférables). Essentiellement, si vous scellez des données ADN dans une capsule sèche, elles pourraient être enterrées, congelées ou envoyées dans l’espace et rester lisibles lors de leur récupération.

Point crucial, le stockage sur ADN peut être extrêmement économe en énergie sur le long terme. Une fois les données écrites dans l’ADN, il ne nécessite aucune alimentation pour être stocké – vous pouvez poser le flacon sur une étagère sans aucune consommation d’énergie pendant des décennies. Il n’est pas nécessaire de rafraîchir ou de migrer périodiquement les bits comme avec les supports magnétiques qui se dégradent datacenterdynamics.com. « Le stockage sur ADN permettra des centres de données plus verts avec un stockage permanent qui ne nécessite aucune migration ou réécriture continue, une demande énergétique réduite, et un impact carbone et des déchets électroniques minimisés », déclare Varun Mehta, PDG de la startup récente de stockage ADN Atlas prnewswire.com. C’est une grande motivation : les centres de données consomment actuellement environ 3 % de l’électricité mondiale techxplore.com, en partie à cause du refroidissement constant des dispositifs de stockage et de la duplication des données pour la sécurité. Les archives ADN pourraient rester en sécurité dans un placard, sans électricité ni climatisation, réduisant massivement l’empreinte carbone de la préservation des données à long terme techxplore.com.

À l’inverse, les processus d’écriture et de lecture pour l’ADN sont chimiques et biochimiques, ce qui consomme des matériaux et de l’énergie (réactifs, enzymes, etc.). Il y a aussi une question de déchets : la synthèse de l’ADN utilise des produits chimiques de laboratoire, bien que des efforts soient en cours pour rendre ces processus plus durables (par exemple, la synthèse enzymatique de l’ADN utilise des réactions à base d’eau plutôt que des produits chimiques agressifs). Néanmoins, comparé à la fabrication de puces en silicium ou à l’exploitation de bibliothèques de bandes nécessitant une alimentation constante, l’utilisation de ressources de l’ADN à grande échelle pourrait être bien moindre. Et le support lui-même – l’ADN – est biodégradable et non toxique, éliminant les préoccupations liées aux déchets électroniques. L’idée est que les futures archives de données pourraient ressembler davantage à des laboratoires biologiques qu’à des fermes de serveurs, allégeant potentiellement le fardeau environnemental de notre croissance des données.

Défis de vitesse de lecture/écriture

Si l’ADN possède une densité et une longévité quasi parfaites, où est le piège ? En un mot : la vitesse. L’entrée/sortie (I/O) de données ADN d’aujourd’hui est des ordres de grandeur plus lente que le stockage conventionnel. Écrire ne serait-ce que quelques mégaoctets dans l’ADN peut prendre des heures ou des jours avec la technologie de synthèse actuelle, et la lecture (séquençage) est tout aussi longue. Par exemple, une démonstration en 2022 a montré qu’il en coûtait des milliers de dollars et prenait de nombreuses heures pour encoder seulement 2 Mo de données dans l’ADN puis les relire en.wikipedia.org. Un autre rapport récent a noté que récupérer environ 100 Mo d’une archive ADN pouvait prendre plusieurs jours avec les méthodes antérieures techxplore.com techxplore.com. Clairement, l’ADN n’est pas rapide et prêt à l’emploi comme une clé USB – c’est plutôt comparable à envoyer vos données à un scribe moléculaire lent et à effectuer ensuite un test en laboratoire pour les récupérer.

Les chercheurs s’attaquent à ce goulot d’étranglement de la vitesse grâce au parallélisme et à l’automatisation. Microsoft et l’Université de Washington ont construit en 2019 un prototype d’appareil de stockage ADN qui automatisait l’ensemble du processus (du bit à l’ADN et retour) pour quelques octets, utilisant des puces microfluidiques pour déplacer les liquides – essentiellement un robot “écrivain de données” ADN microsoft.com microsoft.com. De nouvelles entreprises comme Catalog ont conçu des machines pour encoder les données en mélangeant des fragments d’ADN préfabriqués dans différentes combinaisons au lieu de synthétiser chaque bit à partir de zéro, accélérant massivement l’écriture. Dans un prototype, Catalog a présenté une machine (de la taille d’un réfrigérateur) capable d’encoder à une vitesse de l’ordre de kilooctets par seconde, ce qui est une énorme amélioration, bien que toujours loin des vitesses électroniques.

Côté lecture, les séquenceurs à haut débit peuvent en réalité lire des milliards de bases par session, donc en théorie on pourrait récupérer des gigaoctets de données en quelques heures. Le goulot d’étranglement est souvent computationnel – il s’agit de trier les données issues de lectures massivement parallèles. En 2025, une équipe du Technion Israël a démontré un décodeur piloté par IA (“DNAformer”) qui a réduit le temps de récupération des données ADN de 3 200×, faisant passer ce qui prenait des jours à seulement 10 minutes pour un ensemble de données de 100 Mo techxplore.com techxplore.com. Cela a été rendu possible en entraînant des modèles d’apprentissage automatique à corriger plus rapidement les erreurs de séquençage et à reconstruire le fichier. De tels progrès montrent qu’il est possible d’améliorer considérablement la vitesse de lecture de l’ADN, peut-être jusqu’à approcher le temps réel pour des quantités modestes de données.

Même ainsi, l’ADN n’atteindra jamais les latences de la DRAM ou des SSD – pensez minutes à des heures pour récupérer vos données, et non des microsecondes. C’est pourquoi l’ADN est principalement envisagé pour le stockage d’archives “froides” – des données que vous mettez de côté et que vous devez rarement récupérer. Comme l’a plaisanté Emily Leproust, PDG de Twist Bioscience, la première utilisation du stockage sur ADN pourrait être un service “hors ligne” : vous envoyez vos données, ils les stockent sur ADN, et lorsque vous en avez besoin, elles vous sont restituées un peu comme le développement de pellicules photo. En effet, Twist Bioscience (un leader de la synthèse d’ADN) prévoyait un service de stockage ADN en accès anticipé d’ici 2025, ciblant les clients ayant besoin d’archiver d’énormes ensembles de données et pouvant tolérer des temps de récupération plus longs (selon Leproust dans une interview de 2022).

En résumé, la vitesse est le principal obstacle qui cantonne aujourd’hui le stockage ADN au laboratoire. Mais avec la R&D en cours, le processus s’accélère chaque année. On s’attend à ce que, pour des scénarios purement archivistiques (pensez : écrire une fois, lire peut-être des années plus tard), le compromis densité/durabilité de l’ADN face à la vitesse soit acceptable. Une citation souvent reprise : « Si l’humanité doit un jour quitter la Terre, la mesure de mégaoctets par gramme [de l’ADN] comptera » – c’est-à-dire que la densité pure pourrait justifier l’accès plus lent lors du déplacement de quantités planétaires de données datacenterdynamics.com. Pour l’instant, cependant, le stockage ADN n’est pas synonyme d’accès instantané – il s’agit d’écrire une fois, de lire peut-être bien plus tard.

Développements actuels (2024–2025)

Les deux dernières années ont vu des avancées majeures et des investissements importants dans le stockage de données sur ADN, signalant la transition de la recherche pure vers la commercialisation :

• Normes et alliances : En mars 2024, la DNA Data Storage Alliance (fondée par Microsoft, Illumina, Western Digital et Twist) a publié la première spécification officielle pour le stockage ADN, définissant comment encoder les informations de base du système de fichiers dans l’ADN (la spécification “Sector 0/1”) snia.org. Il s’agit d’une première étape vers l’interopérabilité – garantir que différentes technologies de stockage ADN puissent lire les données des autres. L’Alliance s’est également associée à la Storage Networking Industry Association (SNIA) pour développer des normes, « signalant une maturité de la technologie de stockage de données sur ADN » et visant à bâtir un écosystème d’ici la fin de cette décennie blocksandfiles.com.
• Gros financements et spin-offs : En mai 2025, Twist Bioscience – un acteur clé de la synthèse d’ADN – a séparé sa division de stockage d’ADN en une nouvelle entreprise, Atlas Data Storage, avec un important financement d’amorçage de 155 millions de dollars prnewswire.com. Atlas a pour mission de commercialiser le stockage d’ADN pour les centres de données, en combinant la technologie d’écriture d’ADN basée sur les semi-conducteurs de Twist avec de nouvelles techniques enzymatiques prnewswire.com. L’équipe dirigeante comprend des vétérans de l’industrie du stockage de données, et leur objectif est de fournir un « stockage de données ultra-dense, sécurisé et permanent » via l’ADN, en ciblant les fournisseurs de cloud hyperscale et les gouvernements prnewswire.com prnewswire.com. Cette scission et cet investissement montrent que l’industrie croit que le stockage d’ADN sera bientôt plus qu’une curiosité de laboratoire. « C’est maintenant le moment de capitaliser sur l’élan croissant et de faire évoluer l’écosystème pour répondre à la demande d’ici la fin de la décennie, » a déclaré Steffen Hellmold, directeur du stockage d’ADN chez Twist blocksandfiles.com.
• Prototypes et démonstrations : Des chercheurs européens du projet BIOSYNTH financé par l’UE ont dévoilé en 2025 un prototype de synthétiseur d’ADN sur microchip, présenté à la conférence SynBioBeta fraunhofer.de. Cet appareil intègre de l’électronique CMOS, de la microfluidique et des micro-réchauffeurs pour augmenter radicalement le débit d’écriture tout en réduisant les coûts et la consommation d’énergie fraunhofer.de fraunhofer.de. Il vise à remplacer les laboratoires d’ADN de la taille d’une pièce par une puce portable et basse consommation capable d’écrire des données ADN, rapprochant les dispositifs commerciaux de stockage ADN de la réalité fraunhofer.de. Parallèlement, des entreprises comme Catalog ont démontré des machines automatisées d’écriture d’ADN (une image montre un prototype ressemblant à une grande imprimante blocksandfiles.com), et la startup française Biomemory (soutenue par Illumina) poursuit la synthèse enzymatique de l’ADN pour accélérer l’écriture des données par 100x. L’IARPA américaine (agence de recherche en renseignement) a un programme (MIST) finançant plusieurs initiatives de stockage ADN, poussant encore la technologie.
• Essais de cas d’usage : Les analystes de Gartner ont prédit qu’en 2024, 30 % des entreprises numériques testeraient le stockage ADN pour l’archivage. Bien que les chiffres exacts soient difficiles à confirmer, l’intérêt est effectivement en hausse. Par exemple, la Bibliothèque du Congrès des États-Unis a exploré en 2023–24 la faisabilité de l’ADN pour la préservation à long terme de documents critiques (ils ont lancé des appels à projets sur le sujet). Les entreprises des médias et du divertissement (qui possèdent d’énormes archives vidéo) ont également manifesté de l’intérêt – un projet de 2022 avec l’Eurovision Song Contest a archivé certains clips musicaux dans l’ADN comme preuve de concept. Tous ces mouvements suggèrent que le stockage ADN passe du monde académique à l’industrie, avec une feuille de route provisoire visant des premiers services commerciaux à l’horizon fin 2020.

Malgré l’enthousiasme, il existe aussi des sceptiques. Notamment, Microsoft elle-même (autrefois membre fondateur de la DNA Alliance) a récemment réduit ses efforts dans l’ADN. « Nous avons arrêté – ils n’atteignent tout simplement pas les gains d’ordre de grandeur qu’ils pensaient… Les partisans vantaient l’extrême densité, mais il n’est pas certain que cela soit pertinent, » a déclaré Richard Black, architecte du stockage chez Microsoft, en 2024 datacenterdynamics.com. Microsoft a conclu que les avantages de l’ADN pourraient n’avoir d’importance que dans des scénarios très lointains (comme les voyages interstellaires) et qu’à court terme, d’autres technologies (comme le stockage sur verre) pourraient être plus pratiques datacenterdynamics.com. Cette opinion franche souligne que le stockage ADN fait encore face à d’importants obstacles de R&D. Cependant, beaucoup d’autres dans le domaine ne partagent pas le pessimisme de Microsoft – soulignant que la croissance des données est implacable et que le besoin de la densité de l’ADN finira par arriver tôt ou tard, surtout à mesure que les coûts baissent. Comme l’a plaisanté un chercheur, « la crise du stockage des données n’attendra pas une supernova » – ce qui signifie que nous aurons besoin de la capacité de l’ADN sur Terre bien avant de construire des archives pour vaisseaux spatiaux.

Cas d’utilisation potentiels et perspectives

Compte tenu de ses caractéristiques, le stockage ADN est destiné à des applications d’archivage sur le très long terme. Quelques cas d’utilisation envisagés pour la prochaine décennie incluent :

• Archives froides pour le cloud et les entreprises : Les grands fournisseurs de cloud ou institutions pourraient utiliser l’ADN pour stocker des données « froides » – sauvegardes, dossiers de conformité, archives vidéo – qui nécessitent rarement un accès mais doivent être conservées potentiellement pour toujours. Par exemple, un hôpital pourrait archiver des scans et dossiers patients dans l’ADN en sachant qu’ils seront en sécurité pendant plus de 100 ans ; des sociétés de médias pourraient sauvegarder des films maîtres ou des images TV sans craindre la dégradation numérique. Les recherches de Microsoft ont montré que l’ADN convient bien aux données d’archives qui sont écrites une fois et lues rarement microsoft.com.
• Archives nationales et dépôts culturels : Les archives gouvernementales, bibliothèques et musées s’intéressent à l’ADN pour préserver les données historiques et culturelles. Imaginez des bibliothèques nationales encodant tous leurs livres numériques, ou l’UNESCO sauvegardant des documents du patrimoine mondial dans des capsules ADN à enterrer dans un coffre-fort temporel. La petite empreinte physique de l’ADN signifie que même des pétaoctets de dossiers nationaux pourraient être stockés hors site (ou même hors planète) comme copies d’assurance.
• Données scientifiques et médicales : Les projets qui génèrent d’énormes ensembles de données (génomique, astronomie, physique des particules) peinent à tout stocker sur le long terme. Le stockage sur ADN pourrait permettre d’archiver tout au lieu de supprimer des données. Il y a une certaine poésie à ce que les laboratoires de génomique stockent des données génomiques dans l’ADN lui-même. D’ailleurs, en 2021, un projet art/science a archivé le *texte complet de Wikipédia et des données de recherche sur le COVID-19 dans des brins d’ADN, puis les a physiquement intégrés dans des fossiles synthétiques pour une découverte future.
• Sauvegardes à l’épreuve des catastrophes : La durabilité de l’ADN le rend attrayant pour des sauvegardes à l’épreuve de l’apocalypse. Il existe des concepts de stockage d’archives ADN dans des carottes de glace profonde, des grottes, ou même de les envoyer dans l’espace. Par exemple, une startup explore le stockage de données dans l’ADN, encapsulé dans de minuscules sphères de verre, puis dispersé dans la stratosphère – une « bibliothèque en aérosol » qui pourrait survivre à une catastrophe mondiale. Bien que cela paraisse farfelu, cela souligne l’attrait de l’ADN comme mémoire vraiment à long terme de la civilisation.

Les perspectives d’avenir du stockage sur ADN dépendent de la résolution des problèmes de coût et de vitesse. Le coût par mégaoctet reste très élevé (bien qu’il chute chaque année à mesure que la technologie de synthèse de l’ADN progresse). Les experts sont optimistes : d’ici 5 à 10 ans, les coûts pourraient baisser suffisamment pour que le stockage sur ADN devienne économiquement viable pour l’archivage spécialisé (peut-être autour de 100 $ par téraoctet stocké, ce qui concurrencerait les bibliothèques sur bande, sachant que l’ADN ne nécessite aucun entretien). Si ces tendances se confirment, d’ici les années 2030, nous pourrions voir des coffres-forts de données ADN dans les centres de données grand public.

Comme le dit le Dr George Kadifa d’Atlas Data Storage, « Je suis convaincu que la technologie de stockage de données qu’Atlas développe permettra de stocker des milliards et des milliards de téraoctets à faible coût, consommation et déchets », ce qui aurait « un immense impact économique et sécuritaire à long terme » prnewswire.com. En d’autres termes, si le stockage sur ADN atteint son potentiel, il pourrait fondamentalement transformer notre façon de penser la préservation de l’information – nous pourrions enfin disposer d’un support où rien n’aurait jamais besoin d’être supprimé à cause du manque de place ou de la dégradation. Voilà la promesse révolutionnaire qui pousse la recherche sur le stockage de données sur ADN synthétique.

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Microsoft Project Silica (Stockage sur verre de quartz)

Alors que le stockage sur ADN s’inspire de la biologie, Project Silica s’appuie sur l’un des matériaux les plus anciens de l’humanité : le verre. Le Project Silica de Microsoft développe un système pour stocker des données à l’intérieur de plaques de verre de quartz résistantes à l’aide de lasers ultrarapides. L’objectif est de créer « des gravures dans le verre » capables de contenir d’immenses quantités de données, d’être lues optiquement, et de rester stables pendant des milliers d’années. Microsoft le présente comme la première technologie d’archivage « conçue dès le départ pour le cloud » – en somme, un remplacement de la bande magnétique dans les centres de données cloud, avec d’énormes avantages de longévité microsoft.com.

Comment ça marche : les lasers écrivent dans le verre

Le projet Silica utilise des lasers femtosecondes (des lasers émettant des impulsions incroyablement courtes, de l’ordre de 10^-15 secondes) pour inscrire des motifs microscopiques à l’intérieur d’une fine plaque de verre de quartz. Lorsque ces impulsions laser focalisées frappent le verre, elles produisent de minuscules « voxels » (pixels 3D) – essentiellement des points de dommage nanoscopiques ou des réseaux dans la structure du verre. En faisant varier l’intensité, la polarisation et la position du laser sur les axes X, Y et Z du verre, chaque voxel peut encoder plusieurs bits d’information. On parle souvent de stockage « 5D » car il y a 5 degrés de liberté pour encoder les données : trois coordonnées spatiales (largeur, hauteur, profondeur dans le verre) plus deux propriétés optiques (l’orientation et la taille des nanostructures résultantes) southampton.ac.uk 5dmemorycrystal.com. En termes plus simples, ils gravent des données numériques en plusieurs couches à travers l’épaisseur du verre, avec de subtiles différences dans la façon dont chaque minuscule point est formé, ce qui porte des bits supplémentaires.

Chaque morceau de verre de silice ressemble à un petit disque ou carte transparent(e) (les prototypes actuels font environ 7,5 cm de large et 2 mm d’épaisseur, soit la taille d’un dessous de verre). Les données sont écrites couche par couche : le laser commence près du bas du verre et crée un motif de voxels, puis monte d’un micron et écrit la couche suivante, et ainsi de suite – « comme couler des couches de ciment » jusqu’en haut datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Un seul morceau peut contenir des centaines de couches de voxels. Les premières versions stockaient les données sur deux couches, mais les versions plus récentes ont considérablement augmenté ce nombre (Microsoft n’a pas divulgué le nombre exact dans les prototypes actuels, car cela fait partie de leurs récentes avancées datacenterdynamics.com).

La lecture des données se fait en faisant passer de la lumière (par exemple, un microscope à lumière polarisée) à travers le verre et en observant les motifs. Les nanostructures créées par le laser modifient la façon dont la lumière traverse (via la biréfringence – elles altèrent la polarisation de la lumière) 5dmemorycrystal.com 5dmemorycrystal.com. Un capteur de caméra capture l’image de diffraction ou de polarisation, et des algorithmes d’apprentissage automatique décodent les motifs pour les transformer à nouveau en bits geekwire.com. Essentiellement, le verre, bien que transparent, possède des millions de minuscules points « cicatrisés » qu’un système optique ingénieux peut interpréter comme des uns et des zéros numériques (et plus encore, puisque l’orientation peut permettre des symboles multi-bits). Microsoft a développé un logiciel qui utilise l’IA pour décoder rapidement et précisément les images des voxels geekwire.com.

Un aspect important : ces inscriptions laser sont permanentes et immuables. Le verre reste transparent (on ne peut pas voir les données à l’œil nu), mais les modifications physiques internes sont figées à moins que le verre ne soit fondu ou brisé. Richard Black, le responsable de la recherche sur le projet Silica, explique que les impulsions laser ultra-courtes produisent une « modification permanente, détectable et pourtant transparente du verre », de sorte que les données sont « aussi durables que le morceau de verre lui-même. » geekwire.com En d’autres termes, une fois écrites, les données vivront et mourront avec le verre – elles ne s’effaceront ni ne fuiront.

Densité et capacité de stockage

La densité de stockage de Project Silica est élevée, bien qu’elle ne soit pas aussi astronomiquement élevée que celle de l’ADN. La première démonstration publique de Microsoft en 2019 a stocké 75,6 Go (gigaoctets) de données sur un seul disque de verre – ils ont notamment archivé le film Superman de 1978 sur un morceau de verre de la taille d’un dessous de verre. Il s’agissait d’une preuve de concept. En 2023–2024, leurs prototypes se sont considérablement améliorés : Microsoft a confirmé que les nouveaux disques de verre Silica peuvent contenir plusieurs téraoctets chacun geekwire.com. Black a indiqué qu’ils avaient fourni une unité de test capable de stocker 100 Go, puis des versions stockant 4 To et 7 To sur un seul morceau de quartz datacenterdynamics.com. Cela suggère qu’ils ont considérablement augmenté le nombre de couches et l’efficacité bits par voxel. En termes de densité, Silica est désormais « compétitif avec Linear Tape-Open (LTO) en matière de densité », selon Microsoft datacenterdynamics.com. Une cartouche de bande LTO-9 contient environ 18 To, ce qui est à peu près comparable à quelques morceaux de verre Silica.

De manière cruciale, Microsoft a compris qu’au-delà d’un certain point, ils n’avaient plus besoin de pousser la densité beaucoup plus loin. « Nous avons beaucoup poussé la densité. Finalement, l’activité Azure [cloud] nous a demandé d’arrêter… ‘arrêtez de pousser la densité, concentrez-vous sur d’autres aspects’ », raconte Black datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Dans un centre de données, l’ultra-haute densité est moins importante que le coût et la fiabilité – on peut toujours ajouter plus de plateaux de verre si besoin, puisque les entrepôts sont grands. Ainsi, même si la densité de Silica pourrait théoriquement être plus élevée (des recherches de l’Université de Southampton suggèrent qu’il serait possible d’atteindre jusqu’à 360 To sur un disque de verre de la taille d’un DVD avec des voxels très fins datacenterdynamics.com southampton.ac.uk), Microsoft cherche à optimiser un équilibre entre densité et vitesse d’écriture. En pratique, ils ont constaté que l’encodage de 2 à 3 bits par voxel était idéal, plutôt que de viser 7 bits ou plus par voxel, ce qui ralentissait l’écriture de façon exponentielle datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. « Autour de deux à trois bits, c’est là où il faut être… il ne faut qu’une petite quantité d’énergie pour en créer un, et on peut utiliser toute cette autre énergie pour en faire des centaines simultanément », explique Black datacenterdynamics.com. En écrivant de nombreux voxels à la fois (en divisant le laser en faisceaux parallèles) et en gardant la quantité de données par voxel modérée, ils ont obtenu un meilleur débit.

Pour donner un contexte réel : un plateau Silica de quelques téraoctets est équivalent à un disque dur ou une bande LTO en termes de capacité, mais dans un format de la taille d’un dessous de verre qui peut être facilement manipulé par des robots. Pour l’archivage, c’est largement suffisant – d’autant plus que vous pouvez avoir un jukebox optique de milliers de ces pièces de verre. Microsoft imagine des racks de plateaux Silica stockés dans des systèmes de bibliothèque avec des bras robotiques (« robots en forme de crabe sur des rails, » selon une description) qui récupèrent la bonne pièce et la présentent aux lecteurs optiques datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Le concept est similaire à celui des bibliothèques de bandes, mais avec des supports beaucoup plus durables.

En résumé, la capacité par unité de Project Silica atteindra probablement l’échelle multi-téraoctet dès ses premières versions, avec un potentiel d’augmentation si nécessaire. Cela ne rivalisera peut-être pas avec l’ADN en termes de bits par gramme, mais ce n’est pas nécessaire – c’est déjà assez dense pour remplacer les bandes et les disques optiques pour l’archivage. Et comme les pièces sont durables, on peut aussi les expédier physiquement ou les stocker hors site facilement pour la reprise après sinistre (comme on le ferait avec des bandes).

Longévité et résistance environnementale

L’un des plus grands atouts de Silica : il peut durer pratiquement éternellement à l’échelle humaine. Le verre est un matériau extrêmement stable – il ne se corrode pas et ne se dégrade pas dans des environnements normaux. Microsoft a testé des échantillons de verre Silica dans des conditions extrêmes pour garantir la survie des données. Ils rapportent que Silica peut « survivre sans problème à une cuisson au four, un passage au micro-ondes, une inondation, un nettoyage abrasif, une démagnétisation ou une exposition à l’humidité », le tout sans perte de données datacenterdynamics.com. Il peut également résister à des chutes ou des chocs importants – même s’il s’agit de verre et qu’il peut se fissurer sous une force extrême, les voxels de données sont à l’intérieur du matériau, donc les rayures superficielles mineures n’auront pas d’impact. Lors des tests de l’Université de Southampton sur un nanoverre 5D similaire, les disques ont résisté à des températures de 1 000 °C, à des pressions allant jusqu’à 10 tonnes par centimètre carré, et même à une exposition aux radiations cosmiques sans aucune perte de données southampton.ac.uk. En résumé, aucun facteur environnemental pratique (chaleur, froid, eau, champs magnétiques, radiations) n’effacera ou ne corrompra les données. Les seules menaces réelles sont de briser le verre ou de le faire fondre.

La longévité se mesure en millénaires. Microsoft affirme souvent que le stockage Silica serait efficace pendant plus de 10 000 ans datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Les chercheurs de Southampton vont plus loin : en théorie, le verre nanostructuré pourrait durer des milliards d’années sans dégradation matérielle à température ambiante southampton.ac.uk 5dmemorycrystal.com. En pratique, personne n’attend pour vérifier cela, mais la confiance vient de l’inertie du verre – contrairement au plastique ou aux matériaux magnétiques, le verre ne se décompose pas facilement chimiquement. C’est pourquoi les musées possèdent encore des artefacts en verre de l’Égypte ancienne, intacts après plus de 3 000 ans. Donc, si vous stockez des photos de famille ou, par exemple, une copie de Wikipédia sur un disque Silica et que vous le gardez en lieu sûr, il pourrait encore être lisible en l’an 12025 et bien au-delà datacenterdynamics.com.

Cette durabilité extrême explique pourquoi Microsoft compare Silica à un « disque d’or » pour le cloud. Tout comme le Golden Record de la sonde Voyager était destiné à préserver les sons de la Terre pour des éons dans l’espace, le projet Silica vise à préserver les données numériques pour les générations futures. Ils ont même collaboré en 2024 avec un projet mené par des étudiants pour créer un « Golden Record 2.0 » sur verre – encodant des images, de la musique et de la littérature sur l’humanité sur des disques Silica, avec une clé d’instructions gravée pour les extraterrestres ou les humains du lointain futur expliquant comment le lire geekwire.com geekwire.com. Chaque disque peut contenir plusieurs téraoctets et rester lisible pendant de nombreux millénaires, note le projet geekwire.com. Pour les disques Golden Record, Microsoft a également gravé un manuel d’utilisation visuel directement sur le verre (sous forme de symboles) expliquant les bases de l’ADN, le concept de microscope, etc., pour aider d’éventuels découvreurs à le décoder southampton.ac.uk. Cela démontre le niveau de confiance dans la longévité de Silica – en planifiant des scénarios sur des milliers ou des millions d’années.

De plus, contrairement à la plupart des solutions de stockage actuelles, Silica ne nécessite aucun contrôle climatique particulier. Les disques durs et les bandes magnétiques ont besoin d’une température/humidité contrôlée pour respecter leurs spécifications de durée de vie (les bandes, par exemple, ne sont garanties que si elles sont conservées dans des archives fraîches et à faible humidité). Silica, cependant, n’a pas besoin d’un environnement constamment frais – il ne rouille pas et ne moisit pas. Et comme il n’est pas affecté par les variations d’humidité, vous n’avez pas besoin de climatisation ou de déshumidificateurs énergivores pour le protéger datacenterdynamics.com. « Une fois que les données ont été inscrites, [leur] coût se résume essentiellement à l’espace d’entreposage, » explique Black. « Il n’a pas besoin de climatisation énergivore… on parle de véritable stockage à froid. » datacenterdynamics.com. C’est un avantage pratique majeur : les centres de données pourraient stocker des archives Silica dans des conditions d’entrepôt normales – même dans des entrepôts non alimentés – sans risque de dégradation, ce qui réduirait considérablement les coûts d’exploitation du stockage.

En termes de résilience face aux catastrophes : les archives Silica pourraient survivre à des incendies, des inondations, des impulsions électromagnétiques, et plus encore. Par exemple, si un centre de données brûle, le support Silica à l’intérieur pourrait être calciné mais les données resteraient probablement intactes (le quartz fond à ~1700°C, donc les incendies typiques ne le détruiront pas). De même, une archive Silica pourrait être immergée sous l’eau ou laissée dans une mine de sel pendant des siècles et rester intacte. Cela la rend attrayante pour les archives patrimoniales et de sauvegarde (certains ont évoqué l’idée d’utiliser Silica pour stocker des données dans le Svalbard Global Seed Vault ou d’autres sites de préservation profonde).

Efficacité énergétique et coût

Comme l’ADN, Silica est un véritable support « écrire-et-archiver » – une fois écrit, il ne consomme aucune énergie pour être conservé. Aucun besoin de rotation, de rafraîchissement ou de réécriture périodique. « Comme la bande, mais contrairement aux disques durs et SSD, Silica est aussi un véritable stockage à froid. Il ne nécessite aucune alimentation pour être maintenu à l’état de repos, » note Black datacenterdynamics.com. Cela signifie d’énormes économies d’énergie pour les données archivées. Actuellement, même les données « froides » sur disques durs consomment un peu d’énergie (les disques doivent tourner de temps en temps et être climatisés). Silica pourrait éliminer cela : un fournisseur cloud pourrait remplir des racks d’archives en verre et littéralement éteindre l’alimentation de ces racks jusqu’à ce qu’une lecture soit nécessaire. Sur plusieurs années, cela représente une énorme réduction de la consommation d’énergie et réduit également la maintenance du matériel.

D’un point de vue coût, la matière première – le verre – est extrêmement bon marché. Une tranche de silicium vierge ne coûte pratiquement rien comparé, par exemple, à une cartouche de bande LTO ou à un disque dur. Le principal coût dans Silica est le processus d’écriture : les lasers femtosecondes sont actuellement coûteux et lents. Cependant, Microsoft s’attend à ce que ces coûts diminuent à mesure que la technologie mûrit (tout comme les graveurs de DVD étaient coûteux à leurs débuts). « Le principal coût reste les lasers femtosecondes… [mais] nous espérons que la technologie suivra la même tendance que les lasers nanosecondes et picosecondes en baissant de prix à mesure qu’elle se développe, » déclare Black datacenterdynamics.com. Même si les lasers restent chers, Microsoft a un plan : puisqu’ils proposent le stockage comme un service cloud, ils peuvent amortir le coût du laser en le faisant fonctionner à pleine capacité. Les utilisateurs d’Azure ne paieront pas à l’utilisation du laser ; ils paieront simplement pour le stockage d’archives en tant que niveau, et Microsoft gérera la migration des données vers le verre en arrière-plan datacenterdynamics.com. Essentiellement, Microsoft peut écrire des données sur Silica pendant les périodes creuses, gardant le laser occupé, maximisant ainsi l’efficacité et réduisant le coût par octet.

Black suggère même que dans le contexte du cloud, les clients ne sauraient même pas, ni ne se soucieraient, que leurs données ont été transférées sur du verre – Azure aurait simplement un « niveau d’archivage » et pourrait déplacer silencieusement les données rarement utilisées du disque vers Silica au fil du temps datacenterdynamics.com. Parce que Silica dure éternellement, une fois les données écrites, il n’y a plus de coût de remplacement continu. Sur des décennies, cela pourrait le rendre bien moins cher que de remplacer des bandes ou des disques durs tous les quelques années. « Les économies de coûts à long terme entraîneront un changement sociétal, » affirme Black, notant que lorsque le coût de stockage incrémental approche de zéro, les organisations conserveront les données plus longtemps et les réglementations pourraient imposer une rétention plus longue puisque la technologie ne la limite plus datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com.

En résumé, Silica promet un coût d’exploitation très faible (énergie, refroidissement, maintenance) et une longévité qui reporte indéfiniment les coûts de remplacement. La dépense initiale en capital – le matériel d’écriture – constitue le principal obstacle économique, mais il peut être géré à grande échelle. Si le plan de Microsoft fonctionne, le stockage sur verre pourrait en réalité être moins cher que les bandes magnétiques en TCO (coût total de possession) pour les archives. L’équipe affirme déjà que Silica est au même niveau que la bande LTO en coût par To et en densité datacenterdynamics.com, et comme il n’est jamais nécessaire de remplacer un plateau Silica, le coût sur la durée devrait être inférieur. Pour prouver leur confiance, Microsoft a stocké toutes les archives du magazine Datacenter Dynamics (ainsi que l’article décrivant Silica lui-même) sur un plateau Silica comme enregistrement permanent datacenterdynamics.com – une démonstration appropriée que le support est prêt à porter les données historiques vers l’avenir.

Performance (Débit et Vitesse)

Les vitesses de lecture/écriture de Project Silica sont meilleures que l’ADN, mais restent moins rapides que les disques conventionnels. L’écriture de données sur Silica implique de balayer un laser à travers le verre – c’est un processus d’écriture optique séquentiel. Les premières versions étaient lentes (écrire des dizaines de Go pouvait prendre de nombreuses heures). Cependant, Microsoft a réalisé plusieurs avancées pour accélérer ce processus :

• Ils ont développé une méthode pour diviser le faisceau laser en plusieurs faisceaux (par exemple, 8 faisceaux) afin de pouvoir écrire plusieurs voxels en parallèle datacenterdynamics.com. Imaginez que l’on écrive 8 bits à la fois au lieu d’un seul. Cette parallélisation multiplie directement le débit.
• Ils utilisent un miroir polygonal rotatif (comme ceux des imprimantes laser ou des lecteurs de codes-barres de supermarché) pour balayer rapidement le laser à travers le verre sans déplacer physiquement le verre datacenterdynamics.com. Cela permet d’écrire à grande vitesse, ligne par ligne.
• En optimisant le nombre de bits par voxel et l’espacement (comme discuté, ~2 bits par voxel pour éviter trop d’impulsions par voxel), ils maintiennent le laser efficace sans le surcharger sur un même point datacenterdynamics.com.

Alors que les chiffres exacts sont confidentiels, Black a laissé entendre que l’équipe a réalisé « un certain nombre d’avancées ces dernières années » en matière de densité et de vitesse, qu’ils gardent pour l’instant secrètes datacenterdynamics.com. Il est révélateur qu’Azure leur ait demandé d’arrêter d’augmenter la densité, ce qui implique que l’accent a été mis sur l’amélioration du débit. Nous savons que l’écriture n’est toujours pas instantanée : l’installation du laboratoire Silica occupe une grande table de lentilles et de capteurs, et écrire sur un verre de plusieurs téraoctets prend probablement encore de l’ordre de plusieurs heures au minimum. Mais Microsoft prévoit d’affiner cela en une machine plus petite, prête pour la production (peut-être en tirant parti de l’expertise de leur équipe optique HoloLens) datacenterdynamics.com.

La vitesse de lecture est assez favorable : puisque l’on peut lire une couche entière du verre en une seule fois grâce à l’imagerie, la récupération des données pourrait être très rapide – potentiellement de l’ordre de Mbps à Gbps une fois le système optimisé, car il s’agit simplement de prendre des photos de chaque couche. Le goulot d’étranglement est le déplacement du verre en position et la mise au point, ce qu’un robot peut faire relativement rapidement. Microsoft n’a pas publié de chiffres, mais on peut imaginer que la récupération de quelques téraoctets pourrait se faire en quelques minutes à quelques heures, ce qui concurrence bien la bande magnétique (qui diffuse généralement les données à plus de 100 Mo/s mais a des temps de chargement lents).

Une contrainte : accès aléatoire vs séquentiel. Silica, comme la bande, est plutôt séquentiel – on lirait probablement de gros blocs ou des plateaux entiers à la fois, plutôt que de rechercher aléatoirement un fichier de 1 Mo. Mais avec un indexage astucieux (et parce que le coût de la lecture n’est que du temps, pas de l’usure), il pourrait être possible de récupérer tout de même des fichiers individuels en ne lisant que les couches ou sections pertinentes.

Étant donné le cas d’utilisation de Microsoft (archivage cloud), ils sont satisfaits si Silica lit/écrit en masse avec une latence de quelques secondes à quelques minutes. C’est pour des sauvegardes, pas des bases de données actives. Ainsi, la performance, bien qu’inférieure à celle des disques durs, est adaptée aux charges de travail d’archivage à haut débit.

Pour faire simple : Silica est plus rapide que l’écriture sur ADN ou la gravure de Blu-ray, mais plus lent que l’écriture sur SSD ou même sur disque dur. Il s’inscrit dans un nouveau niveau de la hiérarchie du stockage – plus lent à écrire et à lire que le stockage « chaud », mais pas insupportablement lent. Et puisque personne n’utilisera Silica pour des données actives fréquemment consultées, ce compromis est acceptable. Le grand avantage est qu’une fois écrit, vous n’avez plus à y toucher pendant des siècles, donc la vitesse n’est principalement qu’une préoccupation ponctuelle.

Statut du développement et actualités récentes (2024–2025)

Project Silica est passé d’une expérience de laboratoire à un quasi-produit au sein de la division cloud de Microsoft :

• Plans d’intégration à Azure : Fin 2024, Microsoft a indiqué qu’il en est aux « premiers stades de réflexion sur le déploiement » de Silica dans ses centres de données cloud Azure datacenterdynamics.com. Ils envisagent de l’offrir comme une couche de stockage d’archives. Cela suggère que le projet est suffisamment avancé pour que des stratégies de déploiement soient en cours de planification (comment les robots géreront les plateaux, comment les données circuleront entre le stockage standard d’Azure et Silica, etc.). Aucune date précise n’est publique, mais cela pourrait signifier une utilisation pilote dans les centres de données dès 2025–2026.
• Réalisations des prototypes : Microsoft a démontré les capacités de Silica avec plusieurs prototypes notables :
  • En 2021, ils ont présenté un verre stockant l’intégralité du jeu Microsoft Flight Simulator 2020 (~2 pétaoctets de données mondiales dans le cloud ; évidemment pas tout sur un seul verre, probablement un échantillon représentatif) datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Black tenait littéralement un morceau de quartz contenant Flight Simulator comme preuve des progrès réalisés.
  • En 2024, ils se sont associés aux Archives nationales du Royaume-Uni pour tester Silica dans la préservation de documents historiques (Microsoft a stocké certains documents archivés sur Silica en guise de démonstration pour les Archives). Bien que peu médiatisé, des tags dans l’article de DCD suggèrent l’intérêt des Archives nationales datacenterdynamics.com. Cela correspond à l’idée que les archives sont en quête de supports ultra-durables.
  • Le projet Golden Record 2.0 en 2024 (mentionné précédemment) – Microsoft a encodé sur des plateaux Silica du contenu sélectionné par des étudiants sur l’humanité pour simuler une capsule temporelle du lointain futur geekwire.com geekwire.com. Ils ont même collaboré avec des créateurs du Golden Record original comme Jon Lomberg, prouvant l’intérêt de Silica pour la préservation culturelle.
• Partenariats : Le premier grand partenaire de Microsoft a été Warner Bros., qui a collaboré sur la preuve de concept du film Superman sur verre en 2019. Warner était intéressé car les studios possèdent d’immenses archives cinématographiques à préserver. Ce partenariat se poursuit probablement, visant à terme à archiver le coffre de contenus de Warner sur Silica. De plus, Microsoft travaille avec des chercheurs de l’Université de Southampton, pionniers du stockage sur verre 5D. L’article de DCD note que Microsoft s’est initialement associé à Southampton pour les premières itérations de Silica datacenterdynamics.com. Depuis, Microsoft a entièrement internalisé le projet, mais cette collaboration académique a lancé l’effort (les recherches de Southampton de 2013 à 2016 ont essentiellement prouvé le concept qui a permis Silica datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com).
• Paysage concurrentiel : Bien que Microsoft semble en avance dans le stockage sur verre, d’autres explorent des concepts similaires. En 2022, une startup, Cerabyte, a annoncé travailler sur le stockage par laser femtoseconde mais utilisant des matériaux céramiques au lieu du verre (prétendant également une durée de vie de plusieurs milliers d’années). Une société appelée Piql en Norvège utilise une approche différente : un film optique conçu pour durer 500 à 1000 ans (concept quelque peu analogue, mais à densité plus faible) datacenterdynamics.com. Microsoft est au courant de ces initiatives mais semble confiant que Silica est le leader. Ils ont déclaré que Microsoft « proposera probablement Silica uniquement comme service cloud », en détenant la technologie et sans la concéder largement sous licence datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Cette approche propriétaire indique qu’ils souhaitent un avantage unique pour Azure.

Des actualités récentes ont jeté une ombre sur les solutions ADN, comme mentionné précédemment, avec Richard Black de Microsoft déclarant ouvertement qu’ils se sont éloignés de l’ADN pour se concentrer sur Silica car cela donnait des résultats plus concrets datacenterdynamics.com. Ce fut un moment important en 2024 : une grande entreprise technologique choisissant essentiellement le verre plutôt que l’ADN pour sa stratégie d’archivage future. Cela souligne l’élan du projet Silica et la confiance de Microsoft en celui-ci.

À partir de 2025, il est prévu que Microsoft annoncera bientôt un calendrier plus formel ou une commercialisation de Silica. Peut-être qu’un aperçu sur Azure pour certains clients (comme ceux ayant de grands archives de conformité) pourrait arriver d’ici 2026. Le matériel doit encore rétrécir et devenir plus robuste – actuellement, le système d’écriture est de la taille d’une table, mais Microsoft envisage une version de production « beaucoup plus petite » sans tous les capteurs de diagnostic, à l’image de la façon dont les premiers prototypes de HoloLens ont rétréci pour devenir un casque datacenterdynamics.com. Le système de lecture (microscope+caméra) pourrait aussi être intégré dans une unité de type lecteur.

Si tout se passe bien, d’ici quelques années, nous pourrions voir Azure proposer un niveau « Immutable Storage » où les données sont stockées sur du verre de quartz pour une conservation ultra-sécurisée. Il est tout à fait possible que le premier service commercial de stockage de données sur verre au monde provienne de Microsoft Azure, grâce à l’avance de Project Silica et à l’échelle du cloud de Microsoft pour le mettre en œuvre.

Cas d’utilisation réels et potentiel futur

Les cas d’utilisation ciblés par Project Silica recoupent ceux de l’ADN dans le domaine de l’archivage, mais avec quelques différences dues à l’accès plus rapide de Silica et à une densité légèrement inférieure :

• Archivage Cloud & Entreprise : L’utilisation immédiate consiste à remplacer la bande magnétique dans les centres de données cloud. Les services de stockage à froid (comme AWS Glacier, Azure Archive) pourraient utiliser Silica pour stocker des sauvegardes, des données de conformité (par exemple, des dossiers financiers devant être conservés plus de 7 ans), des dossiers médicaux, etc. Les clients bénéficieraient d’une durabilité accrue (pas de dégradation des bits) et les fournisseurs d’une maintenance réduite (pas de robots à bande à nettoyer ni de cartouches à remplacer). Essentiellement, tout scénario où des bibliothèques de bandes LTO sont utilisées aujourd’hui est un candidat pour les bibliothèques Silica.
• Archives de médias : Les studios de cinéma, diffuseurs et créateurs de contenu possèdent des pétaoctets de vidéos dans des archives. Silica pourrait être utilisé pour archiver les copies maîtresses de films, d’émissions TV, d’enregistrements audio pour la préservation. Le test de Warner Bros. stockant Superman sur verre en est la démonstration. Contrairement aux bobines de film ou aux bandes magnétiques qui se dégradent, le verre pourrait conserver les images originales intactes pour de futurs remasterings ou pour le patrimoine culturel. De même, les diffuseurs nationaux pourraient préserver des émissions historiques sur Silica (archives de la BBC, etc.).
• Archives scientifiques : Les grandes expériences scientifiques (comme les collisionneurs de particules, télescopes, journaux de données climatiques) produisent des données qui pourraient être nécessaires plusieurs décennies plus tard pour analyse ou vérification. Silica pourrait stocker des ensembles de données brutes ou des résultats traités rarement consultés mais qui ne doivent pas être perdus. Sa résistance aux radiations le rend même envisageable pour stocker des données dans l’espace ou sur d’autres planètes (par exemple, déployer une archive de données Silica sur la Lune ou Mars capable de survivre à de fortes radiations et à de grands écarts de température).
• Documents juridiques et institutionnels : Les gouvernements et les institutions peuvent utiliser Silica pour satisfaire aux exigences de conservation à long terme des archives (sur des siècles). Par exemple, les registres de naissance/décès d’un pays, les registres fonciers ou les archives parlementaires pourraient être scellés dans Silica afin que, même dans 500 ans, les données restent lisibles. L’intérêt des Archives nationales du Royaume-Uni en est un indice. De plus, des documents essentiels comme les textes constitutionnels, traités ou écritures religieuses sous forme numérique pourraient être préservés sur Silica pour éviter toute perte ou altération au fil des âges.
• Patrimoine et capsules temporelles : Au-delà des données fonctionnelles, Silica ouvre des possibilités pour des capsules temporelles numériques. Les musées pourraient créer des « pierres de Rosette numériques » sur verre, stockant des informations sur notre civilisation pour un futur lointain. Le Golden Record 2.0 en est un parfait exemple : un instantané culturel stocké sur Silica et peut-être conservé dans une grotte profonde ou lancé en orbite, avec la certitude qu’il subsistera lorsque les formats numériques actuels auront disparu depuis longtemps.

En regardant vers l’avenir, le projet Silica pourrait évoluer vers des capacités supérieures (grâce à encore plus de couches ou à des pièces de verre plus grandes) et peut-être une adoption plus large en dehors de Microsoft. Si Microsoft en fait la preuve, d’autres pourraient développer des systèmes de stockage sur verre similaires. Il n’est pas difficile d’imaginer que les bibliothèques d’archives du futur, qu’elles soient gouvernementales ou d’entreprise, adoptent des appareils de stockage sur verre (même via le modèle Azure ou, à terme, des unités sur site vendues par Microsoft). Sur des décennies, Silica pourrait aussi compléter le stockage sur ADN – l’ADN pourrait l’emporter lorsque la taille physique est un critère absolu, tandis que Silica l’emporte lorsque l’accès rapide est nécessaire et qu’un peu plus de volume est acceptable.

Fait intéressant, le travail de Microsoft suggère également un changement dans notre façon de concevoir la permanence des données. Si Silica rend vraiment les données pratiquement immortelles, il nous faudra peut-être de nouvelles politiques. Black a mentionné qu’une fois que le stockage ultra-long terme devient bon marché, il se pourrait que l’on exige des gens qu’ils conservent les données plus longtemps datacenterdynamics.com – par exemple, les entreprises pourraient devoir conserver des données environnementales ou médicales pour le bien public pendant des siècles, puisque l’ancienne excuse de la dégradation des supports ne tient plus. « Si les gens comprennent ce que cela signifie, cela va changer radicalement notre façon de penser la préservation des données… Nous n’avons plus besoin de tant de pertes, » déclare le Dr Ioan Ștefănovici, un collègue de Black datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. L’existence de Silica et du stockage sur ADN pourrait inaugurer une ère où l’oubli numérique devient un choix, et non une fatalité.

En résumé, le projet Silica représente une alliance fascinante entre un matériau ancien (le verre de quartz) et une technologie de pointe (lasers ultrarapides et IA) pour relever la crise moderne des données. Sa trajectoire actuelle montre qu’il est très proche d’une utilisation pratique, et d’ici quelques années, nos données les plus précieuses pourraient être confiées à de petites plaques de verre, à l’abri pour des siècles.

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Cristaux de mémoire en verre nanostructuré 5D

Souvent surnommée le « Superman Memory Crystal » (en référence aux cristaux de stockage de données fictifs dans la Forteresse de Solitude de Superman), le stockage optique 5D est une autre technologie à base de verre qui est étroitement liée au Project Silica mais qui est issue de la recherche académique. Le concept a été initié par le Centre de recherche en optoélectronique (ORC) de l’Université de Southampton, qui a démontré pour la première fois en 2013 l’utilisation de verre nanostructuré pour enregistrer des données dans plusieurs dimensions datacenterdynamics.com. Cette technologie utilise également des lasers ultrarapides pour encoder des données dans du verre de quartz, mais avec quelques différences de technique et un accent mis sur la densité et la durabilité maximales. On peut la considérer comme la cousine académique du Project Silica, explorant les limites extrêmes de capacité et de longévité du verre.

Comment fonctionne le stockage optique 5D

Le stockage 5D utilise une idée très similaire de création de minuscules modifications induites par laser dans le verre. Le « 5D » fait référence aux mêmes cinq degrés de liberté (3 spatiaux + 2 optiques) décrits précédemment southampton.ac.uk. Cependant, la méthode de l’équipe de Southampton met l’accent sur la création de nanoréseaux – des structures périodiques extrêmement petites – dont l’orientation et l’intensité codent les bits via la biréfringence (division de la lumière en différentes polarisations) 5dmemorycrystal.com 5dmemorycrystal.com. En termes plus simples, au lieu de simples « bulles » ou vides, ils créent de petits motifs dans le verre à l’échelle nanométrique qui modifient la façon dont la lumière le traverse. En analysant la lumière avec un polariseur (comme des lunettes de soleil polarisées) et un microscope, ils peuvent lire plusieurs bits à partir d’un seul point selon l’angle de ces nanoréseaux 5dmemorycrystal.com.

Le processus d’écriture utilise un laser femtoseconde se déplaçant à travers un disque de quartz fondu (verre de silice pure), focalisant des impulsions pour écrire couche par couche, similaire à Silica. Chaque point (voxel) peut stocker jusqu’à 8 bits (un octet) de données en utilisant différentes orientations et forces de retardance de la nanogravure 5dmemorycrystal.com. Lors d’expériences en laboratoire, ils ont atteint jusqu’à 7–8 bits par voxel (c’est là que le terme « 5D » est souvent illustré – par exemple, 2^8 possibilités par voxel). Cependant, comme Microsoft l’a constaté, pousser jusqu’à 8 bits par point ralentit l’écriture. L’équipe de Southampton, non contrainte par des considérations commerciales, a poussé vers la densité maximale théorique même si cela reste lent.

En termes de capacité, ils ont publié qu’un disque en verre standard de 12 cm de type DVD utilisant des nanostructures 5D pourrait théoriquement contenir 360 To de données datacenterdynamics.com southampton.ac.uk. Cela suppose un empilement très serré des voxels et un codage multi-bits élevé par voxel. C’est essentiellement la limite supérieure si l’on remplit un disque avec des centaines de couches de données nanogravées très denses. En pratique, les premiers prototypes étaient bien plus petits : la première démonstration en 2013 a stocké 300 ko (kilooctets) sur un minuscule morceau de verre datacenterdynamics.com. En 2015, ils ont stocké quelques Mo. Les progrès se sont accélérés, et en 2016 ils ont stocké des fichiers texte comme la Bible du roi Jacques (plus de 1 Mo) pour démontrer la capacité et la récupération.

Le plus impressionnant, en septembre 2024, l’équipe ORC de Southampton a annoncé avoir stocké le génome humain entier (plus de 3 milliards de paires de bases d’ADN, ~0,8 Go) sur un cristal 5D southampton.ac.uk southampton.ac.uk. Cela a été réalisé sur un petit disque de verre d’environ 8 cm de diamètre, et ils ont utilisé la redondance (chaque lettre du génome stockée 150 fois pour garantir l’exactitude) southampton.ac.uk. L’exploit était symbolique : préserver le code génétique humain sur un support de stockage « éternel ». Ils ont ensuite placé ce disque de verre dans l’archive Memory of Mankind – une capsule temporelle ultra-long terme dans une mine de sel à Hallstatt, en Autriche southampton.ac.uk southampton.ac.uk. Cet effort montre que la technologie fonctionne pour un ensemble de données raisonnablement volumineux et vise des cas d’utilisation de longévité ultime.

Capacité et potentiel de densité

Comme mentionné, le potentiel de capacité du stockage optique 5D est énorme – jusqu’à des centaines de téraoctets par disque en théorie southampton.ac.uk. En pratique, les prototypes actuels ont utilisé des volumes de données plus petits (gigaoctets) comme preuve de concept. L’accent a été mis sur la démonstration de l’extrême durabilité plutôt que sur la maximisation de la capacité d’un seul coup.

Cependant, dans une perspective technologique :

• Un seul disque 5D peut avoir des milliers de couches de données, puisque le laser peut se refocaliser plus profondément dans le verre. Il n’y a pas de limite stricte comme avec le Blu-ray (qui avait 3–4 couches) – cela dépend plutôt de la finesse avec laquelle on peut positionner le laser en profondeur. L’équipe ORC a évoqué la possibilité de « superposer des couches sans limite » sauf les contraintes physiques de diffusion, etc. En pratique, quelques centaines de couches ont été démontrées, et davantage est envisageable avec des lentilles à haute ouverture numérique (NA).
• La densité de voxels dans chaque couche peut atteindre celle du Blu-ray ou mieux (voxels espacés de ~microns). En utilisant des lasers à plus courte longueur d’onde ou une mise au point plus serrée, ils peuvent réduire la taille des voxels à par exemple <200 nm, similaire à la taille des pits Blu-ray 5dmemorycrystal.com. Cela permet d’obtenir un très grand nombre de bits par couche.
• Le codage multi-bits par voxel ajoute un autre multiplicateur (si vous stockez de manière fiable, disons, 3 bits/voxel, cela fait 3 fois la capacité du simple binaire par voxel).

En combinant ces facteurs, le fameux « 360 To sur un disque » correspond à l’exploitation complète de toutes les dimensions. Ce serait comme compresser 1000 Blu-rays d’archives standards en un seul disque de verre. Ce niveau n’a pas encore été atteint, mais même une fraction de cela est énorme.

Un avantage de l’approche 5D est la réinscriptibilité. De façon surprenante, les chercheurs ont découvert qu’en utilisant certaines conditions laser, les nanoréseaux peuvent être effacés ou réécrits 5dmemorycrystal.com. Cela reste expérimental, mais si cela est réalisé, cela signifie que ces cristaux de verre ne seraient pas limités à une seule écriture ; il serait possible de mettre à jour les données, ce qui n’est normalement pas possible sur des supports immuables comme Silica ou les disques WORM. Un article de l’ORC en 2016 a noté que les nanostructures pouvaient être effacées sélectivement par chauffage ou impulsions supplémentaires, puis réécrites, bien qu’avec certaines limitations. Si cela est perfectionné, ce serait révolutionnaire : un support de stockage quasiment éternel et réinscriptible.

Actuellement, le projet reste en phase de recherche et n’est pas commercialisé. Cependant, une entreprise appelée Sphaera Photonics (SPhotonix) semble être une spin-off ou un collaborateur visant à commercialiser les cristaux mémoire 5D. Le site 5Dmemorycrystal.com (marqué SPhotonix) parle de la technologie et propose même une option pour « commander un cristal mémoire » 5dmemorycrystal.com 5dmemorycrystal.com. Cela suggère que des offres à petite échelle ou des inscriptions personnalisées pourraient être disponibles (peut-être pour des projets de préservation spéciaux ou pour la nouveauté). En effet, certains passionnés ont commandé, par exemple, un cristal 5D contenant certains documents célèbres, afin de posséder un objet qui contient littéralement le texte en son sein.

Longévité et stabilité

Le cristal de verre 5D détient actuellement le record du monde Guinness du matériau de stockage de données le plus durable southampton.ac.uk. Les chercheurs annoncent une stabilité thermique estimée à 13,8 milliards d’années à température ambiante (en pratique, les données pourraient survivre jusqu’à la fin de l’univers sauf cataclysme) 5dmemorycrystal.com. Ce chiffre provient d’une extrapolation de la détérioration mesurée à haute température – en gros, dans des conditions normales, la dégradation est si lente qu’elle est négligeable. Pour simplifier, ils affirment souvent que le stockage est « pratiquement éternel ».

Comme décrit précédemment avec Silica, ces cristaux de verre de quartz sont résistants aux conditions extrêmes :

• Chaleur : résiste jusqu’à 1000°C sans perte de données southampton.ac.uk. (Vous pourriez donc le faire tomber dans de l’eau bouillante ou dans un feu et il fonctionnerait toujours, même si le disque lui-même pourrait se déformer s’il fond vraiment.)
• Froid : aucun effet du gel ou du froid extrême.
• Stabilité chimique : Le quartz est très inerte. À moins de le dissoudre dans de l’acide fluorhydrique, la plupart des produits chimiques ou solvants ne l’endommageront pas.
• Pression : Testé contre 10 tonnes par cm² – ce qui est une pression énorme – et il est resté inchangé southampton.ac.uk.
• Radiation : Le disque à Hallstatt est exposé à la radiation naturelle et possiblement aux muons cosmiques ; il devrait très bien y résister. Le communiqué de presse indique explicitement qu’il est « inchangé par une longue exposition aux radiations cosmiques. » southampton.ac.uk.

Le Prof. Peter Kazansky, qui dirige l’équipe ORC, a souligné qu’à la différence d’autres formats, ces cristaux « ne se dégradent pas avec le temps » – ils peuvent conserver les données « pendant des milliards d’années, même à des températures élevées. » southampton.ac.uk Cela a été suffisamment prouvé pour obtenir le record Guinness en 2014. On peut dire que les cristaux 5D et le Project Silica partagent la même longévité fondamentale, puisqu’ils sont tous deux à base de quartz ; la différence est que l’ORC pousse cela aussi loin que possible.

Pour véritablement anticiper l’avenir, l’équipe de Southampton a également pris en compte l’accessibilité de l’information au fil du temps. Sachant qu’après des millénaires, quelqu’un pourrait trouver le cristal sans aucune connaissance de notre technologie, ils ont gravé des « indices » ou clés visuels sur le disque lui-même expliquant comment décoder les données southampton.ac.uk. Pour le disque du génome humain, ils ont gravé des symboles d’atomes, la structure de l’ADN, etc., afin de guider une intelligence future dans l’interprétation du code binaire du génome southampton.ac.uk. Cela reflète ce qui a été fait avec le Golden Record de Voyager (qui comportait des schémas expliquant comment le lire). Ils ont même inclus une image d’une silhouette humaine comme sur la plaque Pioneer, en clin d’œil aux archives envoyées dans l’espace southampton.ac.uk. De telles mesures montrent que les créateurs anticipent que ces cristaux pourraient survivre à notre civilisation, c’est pourquoi ils sont accompagnés d’instructions pour quiconque (ou quoi que ce soit) les découvrirait dans un lointain futur.

En termes de maintenance, là encore, aucun contrôle environnemental n’est nécessaire. Un cristal 5D peut être laissé sur une étagère dans une grotte pendant des éons (comme ils l’ont fait à Hallstatt). Il n’y a pas besoin de recopie périodique. C’est vraiment un support « écrire et oublier » – en espérant ne pas oublier de le récupérer, mais oublier en termes d’entretien.

État actuel et mises à jour 2024–2025

À la mi-2025, le stockage sur cristal mémoire 5D reste principalement un projet de recherche, mais avec des démonstrations concrètes de plus en plus nombreuses :

• L’annonce de septembre 2024 concernant le stockage du génome humain a été un événement majeur pour le domaine southampton.ac.uk. Elle a attiré l’attention des médias (couverte par Phys.org, Smithsonian Magazine, etc.), non seulement pour l’exploit technique mais aussi pour la portée philosophique de préserver le plan de l’humanité dans un support aussi durable technologynetworks.com reddit.com. Cela a prouvé que des données de plusieurs gigaoctets pouvaient être traitées (le génome avec redondance représentait plusieurs gigaoctets de données encodées).
• Le partenariat Memory of Mankind (MoM) : En plaçant le cristal du génome dans l’archive MoM en Autriche, l’équipe a démontré un cas d’utilisation pour leur technologie – rejoindre un dépôt destiné à préserver le savoir humain pour un avenir lointain. L’archive MoM se compose principalement de tablettes en céramique avec du texte micro-imprimé, mais contient désormais aussi ce disque en verre haute technologie. Cela pourrait ouvrir la porte à d’autres contributions : peut-être que les futurs dépôts MoM incluront des cristaux 5D contenant des bibliothèques ou des œuvres d’art.
• SPhotonix / Angle commercial : Il semble y avoir une tentative de commercialisation à petite échelle. SPhotonix (possiblement dirigée par d’anciens membres de l’ORC) propose des produits “Memory Crystal”. Il n’est pas clair s’ils vendent déjà des services de stockage de données à grande échelle ou si cela reste expérimental. On peut imaginer que les premiers clients pourraient être des musées ou des particuliers fortunés souhaitant préserver certaines données dans un format éternel original (par exemple, proposer un service pour stocker les photos de famille ou des données personnelles sur un cristal pour les petits-enfants de vos petits-enfants). Nous n’avons pas de preuve de commandes importantes, mais le fait que le site soit en ligne et fasse référence à la technologie suggère au moins une démarche de sensibilisation.
• Collaboration avec Microsoft ? Au cours des premières années, Microsoft a travaillé avec Southampton ORC comme mentionné dans l’article DCD datacenterdynamics.com. Cette collaboration a pris fin lorsque Microsoft a poursuivi sa propre conception. Mais cela signifie que la technologie 5D et Silica ont échangé des idées. L’équipe académique continue de repousser les limites (comme atteindre 7 bits/voxel, démontrer la réécriture, ou réaliser l’archive du génome), tandis que Microsoft se concentre sur l’ingénierie d’un système déployable (avec 2-3 bits/voxel et de la robotique). En 2022, un profil DCD sur divers stockages à long terme notait que “d’autres travaillent sur des approches alternatives (voir encadré)” et citait les travaux de Southampton datacenterdynamics.com. Ainsi, Microsoft les reconnaît comme une voie parallèle. On pourrait voir une divergence où Silica de Microsoft deviendrait la norme pour les entreprises, tandis que les cristaux 5D deviendraient l’option ultra-endurante pour des archives spéciales.

En 2025, nous n’avons pas encore vu de stockage 5D vendu comme un produit du type “conservez vos données pour toujours pour X $”, mais vu l’intérêt, cela pourrait ne pas tarder. Peut-être qu’une startup le proposera comme un service d’archivage similaire aux services pilotes d’ADN. Il est à noter que la lecture des données de ces cristaux nécessite également un dispositif optique spécialisé (un microscope polarisant avec caméra et logiciel de décodage). Ainsi, toute offre commerciale inclurait la fourniture de la solution de lecture ou la garantie de la lisibilité future.

Applications potentielles

Bon nombre des cas d’utilisation se recoupent avec ceux de Project Silica, puisque les deux répondent à des besoins de stockage ultra-long terme. Cependant, les cristaux 5D pourraient se tailler des usages de niche où la longévité maximale ou la densité de données est primordiale, peut-être au détriment de la vitesse ou du coût. Quelques scénarios envisagés :

• Capsules temporelles et archives civilisationnelles : Cette technologie est presque faite sur mesure pour des projets comme Memory of Mankind, ou une future « Bibliothèque de la Terre » que nous enverrions sur la Lune ou enterrerions sous terre. La combinaison de densité et de durabilité signifie que vous pourriez archiver des bibliothèques entières, des musées, des archives scientifiques, etc., dans quelques boîtes à chaussures de cristaux et être assez certain qu’ils survivront à l’humanité. Par exemple, stocker toute Wikipédia, le Projet Gutenberg, et une capture des connaissances d’internet sur des cristaux et les sceller dans un coffre-fort pour une future civilisation. Le cristal du génome humain en est un excellent exemple (ils ont même suggéré de faire de même pour les génomes d’espèces menacées comme sauvegarde de la biodiversité) southampton.ac.uk southampton.ac.uk.
• Missions spatiales : Si nous créons un jour une sonde interstellaire semblable à Voyager, les cristaux 5D seraient un excellent support à inclure. Ils peuvent résister aux radiations spatiales et au temps, et stocker bien plus que des disques phonographiques ou des plaques dorées. Un « Golden Record 3.0 » pourrait être un cristal de silice contenant un compendium de la culture terrestre. Même pour des missions à plus court terme, comme une base lunaire stockant des données sur place – les cristaux survivraient bien mieux à l’environnement lunaire hostile (variations de température, radiations) que l’électronique. En fait, certains ont suggéré avec humour d’envoyer une capsule temporelle sur la Lune contenant les connaissances de l’humanité sur du verre 5D, au cas où.
• Sauvegarde ultime des sauvegardes : Les organisations pourraient utiliser le stockage 5D comme format pour des archives de reprise après sinistre. Par exemple, les données critiques d’une nation pourraient être écrites sur des cristaux et stockées dans un bunker sécurisé (ou plusieurs). Ce serait le coffre-fort de données « à briser en cas d’apocalypse » – jeu de mots intentionnel. Les entreprises technologiques pourraient l’utiliser pour stocker du code source ou des clés de chiffrement sous une forme immuable hors ligne.
• Musées et patrimoine culturel : Les archives nationales ou les musées pourraient proposer des expositions où, par exemple, un cristal 5D contient toute la collection numérique du musée – numérisations d’œuvres, documents, etc. – comme pierre angulaire symbolique de la préservation. C’est à la fois fonctionnel et éducatif : les visiteurs peuvent voir « l’archive éternelle » et savoir que ces œuvres sont en sécurité pour des siècles. On observe déjà de l’intérêt : lors de l’événement sur le cristal du génome, le Prof. Kazansky a noté que cela « ouvre la possibilité de construire un dépôt éternel d’informations génomiques… à partir duquel des organismes complexes pourraient être restaurés si la science le permet » southampton.ac.uk, suggérant la conservation d’autres données complexes comme, peut-être, des plans numériques d’organismes ou des connaissances critiques.
• Archives militaires ou sécurisées : Les armées et les services de renseignement pourraient stocker des données sensibles sur des cristaux car ils sont inviolables (on ne peut pas modifier les données sans laisser de traces) et peuvent survivre à une impulsion électromagnétique ou à d’autres attaques. Par exemple, les archives de codes de lancement nucléaire ou les documents de traités pourraient être conservés sur un support qu’une explosion nucléaire ne détruirait même pas, assurant ainsi une certaine continuité de l’information.
• Données d’héritage personnel : C’est plus spéculatif, mais peut-être qu’à l’avenir, les individus pourront stocker leurs données personnelles – photos de famille, journaux, arbre généalogique – sur un petit cristal à transmettre comme héritage. C’est comme un médaillon numérique que les arrière-arrière-petits-enfants pourraient encore lire. Bien que ce ne soit pas encore courant, le concept d’un « héritage numérique » conservé pendant des siècles pourrait séduire certains, surtout à mesure que les coûts baissent.

À noter : lire un cristal 5D dans un futur lointain suppose de savoir construire un microscope polarisant et de comprendre le binaire. Mais les chercheurs ont tenté d’atténuer cela avec les guides gravés, comme mentionné sur southampton.ac.uk. Ils expriment même que « si nous pouvons expliquer à des extraterrestres comment le lire, il devrait être évident que nous pouvons l’expliquer à nos descendants humains » geekwire.com. Ils sont donc conscients du besoin d’accessibilité.

En ce qui concerne les versions de prochaine génération, le concept même du 5D est sans doute la prochaine génération du stockage optique. Il dépasse le Blu-ray et les tentatives de stockage holographique en ajoutant plus de dimensions de codage. Si des améliorations « post-prochaine génération » arrivent, il pourrait s’agir de :

• Utiliser différents matériaux : peut-être du verre dopé ou d’autres matériaux cristallins pour améliorer le contraste ou permettre des voxels encore plus fins.
• Lasers multicolores : éventuellement encoder avec différentes longueurs d’onde de lumière pour ajouter encore plus de dimensions de données (c’est théorique, pas encore réalisé).
• Comme mentionné, rendre cela réinscriptible de façon fiable, ce qui serait énorme.
• Automatisation : construire des systèmes robotiques pour manipuler ces cristaux dans des bibliothèques (similaire au projet de Silica).

Pour l’instant, les cristaux mémoire 5D restent un mélange fascinant d’expérience scientifique et de solution d’archivage tournée vers l’avenir. Ils captivent l’imagination car ils cochent toutes les cases du stockage rêvé : densité extrême, longévité éternelle, aucune maintenance. Comme le Prof. Kazansky l’a fait remarquer, « Nous ne savons pas si la technologie des cristaux mémoire ira aussi loin que les plaques [de Voyager], mais on peut s’attendre avec un haut degré de confiance à ce que chaque disque dépasse leur durée de survie. » southampton.ac.uk En d’autres termes, ce sont peut-être les objets les plus proches de bibliothèques numériques à l’épreuve du temps que l’humanité ait créés.

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Conclusion : Un futur où les données vivent vraiment pour toujours

La quête du stockage de données de prochaine génération a mené à des pistes radicales – des ADN synthétiques dans des tubes à essai aux plateaux de verre aussi durs que le saphir gravés au laser. Le stockage sur ADN synthétique, le Project Silica de Microsoft et le verre nanostructuré 5D offrent chacun une solution à l’« apocalypse du stockage de données » imminente, où nos besoins dépassent largement les capacités des supports conventionnels. Ils partagent des objectifs communs de densité extrêmement élevée, longévité mesurée en millénaires et consommation d’énergie minimale, mais diffèrent en maturité et en cas d’utilisation idéale :

• L’ADN synthétique exploite la molécule d’information de la nature pour entasser des quantités incroyables de données dans de minuscules espaces. Son attrait réside dans la densité ultime (potentiellement des millions de Go par gramme) et une durabilité prouvée à l’échelle géologique microsoft.com techxplore.com. Le stockage sur ADN pourrait théoriquement réduire les archives mondiales à quelques biocoffres de la taille d’un réfrigérateur. Cependant, la technologie en est encore au stade de gestation – l’écriture et la lecture sont aujourd’hui lentes et coûteuses, ce qui signifie que l’ADN ne sera probablement utilisé couramment que dans une dizaine d’années. Les premiers déploiements viseront les archives profondes où un temps d’accès de plusieurs heures ou jours est acceptable. Grâce à d’importants investissements en R&D, les progrès sont rapides (par exemple, des machines automatisées de stockage ADN et des algorithmes de correction d’erreurs), et des startups comme Atlas visent la commercialisation d’ici la fin des années 2020 prnewswire.com blocksandfiles.com. À mesure que les coûts baisseront, l’ADN pourrait devenir la solution privilégiée pour le stockage à froid de jeux de données massifs et rarement consultés – imaginez des fournisseurs cloud proposant le stockage ADN pour les sauvegardes et les données de conformité que vous ne récupérez qu’en cas d’urgence.
• Le projet Silica a rendu concret le concept des « archives de données sur verre ». L’orientation de Microsoft vers un produit réel signifie que Silica pourrait arriver sur le marché avant l’ADN. En sacrifiant un peu de densité mais en simplifiant la lecture/écriture, ils disposent d’un système presque prêt pour une introduction à l’échelle du cloud datacenterdynamics.com. La force de Silica est d’être pratiquement réalisable : il fonctionne avec les modèles de centres de données existants (robotique, lecteurs optiques) et promet des économies immédiates puisqu’il n’a jamais besoin d’être remplacé ni alimenté en énergie datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Avec quelques téraoctets par plateau et une robustesse extrême datacenterdynamics.com, il est prêt à bouleverser prochainement le segment du stockage d’archives. Son rôle probable sera dans l’archivage d’entreprise et dans le cloud, remplaçant les bibliothèques de bandes magnétiques par des racks de verre pouvant durer des siècles. Les propres experts de Microsoft font désormais la promotion de Silica comme la solution qui pourrait nous permettre de « stocker les données du monde » indéfiniment et à moindre coût datacenterdynamics.com datacenterdynamics.com. Nous pourrions bientôt assister à un changement de paradigme où les données autrefois supprimées pour des raisons de coût ou d’obsolescence pourraient être conservées à jamais sur du verre – changeant ainsi les mentalités concernant la préservation des données en science, en histoire et dans les affaires.
• Le verre nanostructuré 5D (cristaux de mémoire) représente la pointe extrême de ce qui est physiquement possible avec le stockage inerte. Il repousse les limites – visant des centaines de téraoctets sur quelque chose de la taille d’un DVD, et une survie jusqu’à la fin des temps southampton.ac.uk 5dmemorycrystal.com. Bien qu’il ne s’agisse pas encore d’une solution commerciale, il sert de preuve d’existence que nous pouvons fabriquer des dispositifs de stockage qui défient les limites de la dégradation et de la capacité. L’approche 5D trouvera probablement sa place dans des usages spécialisés : pensez aux coffres d’archives de dernier recours, aux capsules temporelles, et aux archives scientifiques ou interstellaires. Elle pourrait compléter des solutions plus pratiques (comme Silica) en offrant une densité encore plus grande pour ceux prêts à sacrifier la vitesse et le coût de production. Si la recherche future permet d’atteindre des choses comme la réinscriptibilité ou une production de masse plus facile, ces cristaux de mémoire pourraient sortir du laboratoire pour devenir des supports d’archivage ultra-capacité pour les fournisseurs de cloud également. Même aujourd’hui, le fait qu’une petite équipe ait encodé un génome humain entier sur un minuscule disque de verre et affirmé qu’il pourrait survivre des milliards d’années southampton.ac.uk southampton.ac.uk est un signe que le stockage “éternel” n’est pas un fantasme – il existe, du moins sous forme de prototype.

Enfin, il est instructif d’entendre ce que disent les experts lorsqu’ils comparent ces technologies. Le Dr Richard Black de Microsoft, ayant travaillé sur des projets d’ADN et de verre, a estimé en 2024 qu’à court terme « il n’y a pas de cas d’utilisation clair pour le stockage ADN », alors que le verre répondait aux besoins datacenterdynamics.com. Il a noté que les partisans de l’ADN mettaient en avant la densité, mais que pour l’instant les centres de données se soucient davantage du coût et de l’intégration datacenterdynamics.com. À l’inverse, les défenseurs du stockage ADN comme Emily Leproust, PDG de Twist, restent convaincus que l’ADN finira par l’emporter pour l’avenir de l’archivage de volumes énormes – elle prévoyait d’offrir des services de stockage ADN d’ici 2025 et au-delà, soulignant que les avancées de la biologie (synthèse moins chère, écriture enzymatique) combleront l’écart. Et comme le ferait remarquer un capital-risqueur, les deux approches peuvent prospérer : le marché du stockage à long terme est si vaste et varié que l’ADN et le verre pourraient chacun occuper une niche – l’un pour la densité absolue dans de petits coffres, l’autre pour un accès plus rapide dans de grandes archives actives.

En ce qui concerne les cristaux 5D, nous avons les paroles enthousiastes du Prof. Peter Kazansky, qui les a qualifiés de « stockage pratiquement éternel, indestructible, permettant des centaines de téraoctets par cristal » phys.soton.ac.uk. Après avoir préservé le génome humain sur l’un d’eux, il a déclaré que cela « ouvre la possibilité de construire un dépôt éternel d’informations génomiques » pour l’avenir southampton.ac.uk – suggérant que ces cristaux pourraient sauvegarder l’essence même de la vie et du savoir.

En conclusion, l’émergence de ces technologies annonce une ère à venir où les données pourront véritablement être conservées pour la postérité. Nous approchons de solutions au problème ancestral de la perte d’information. Imaginez une future Bibliothèque d’Alexandrie qui ne pourrait pas brûler, car ses livres seraient encodés dans l’ADN ou le verre, et répliqués à travers le monde. Ou un compte de stockage en ligne où vos photos et documents, si vous le souhaitez, pourraient être transmis de génération en génération sans dégradation. Avec l’ADN synthétique, les disques de verre et les cristaux 5D, notre civilisation numérique pourrait enfin disposer d’outils d’archivage aussi résilients que l’information est précieuse. Les prochaines années seront cruciales à observer, alors que les laboratoires transformeront ces prototypes en systèmes réels. Une chose est certaine : dans la course pour stocker les données pour toujours, l’humanité dispose désormais de puissants outils – à la croisée de la biologie, de l’optique et de la nanotechnologie – garantissant que nos octets et nos bits ne disparaîtront pas simplement avec le temps.

Sources : Communiqués de presse et interviews sur le stockage d’ADN synthétique prnewswire.com microsoft.com ; Rapports techniques et articles de presse sur Microsoft Project Silica datacenterdynamics.com geekwire.com ; Annonces de l’Université de Southampton sur la mémoire cristalline 5D southampton.ac.uk southampton.ac.uk ; Commentaires d’experts de chercheurs et de leaders du secteur datacenterdynamics.com southampton.ac.uk.