Bevroren licht, DNA-cassettes en met laser geëtst glas: Sci-fi opslagtechnologie die je SSD laat lijken op een floppy disk

Ik heb uitvoerig geschreven over hoe kwetsbaar onze dat opslag technologie is. Tot nu toe is het meest robuuste medium dat we hebben bedacht het graveren in steen of kleitabletten, wat de reden is dat we een klacht over koper van slechte kwaliteit kunnen lezen die in 1750 v.Chr. is geschreven.

Alles andere zoals papier, tape, harde schijven en optische schijven heeft een verontrustend korte levensduur. Daarbij komt dat we steeds meer ruimte nodig hebben naarmate we elk jaar petabytes aan data beginnen te genereren, dus opslagdichtheid is een ander groot probleem. Gelukkig werken enkele zeer slimme mensen hier al tientallen jaren aan oplossingen, en drie zeer veelbelovende opties zouden deze eeuw het daglicht kunnen zien. Misschien sneller dan je denkt.

Microsofts Project Silica: Gegevens geëtst in glas

De oplossing is duidelijk

Microsofts Project Silica gebruikt femtoseconde puls lasers om voxels (volumetrische pixels) in gesmolten kwarts glas te etsen. Deze vormen microscopische nanostructuren die data vertegenwoordigen, die vervolgens optisch kunnen worden gelezen.

Microsoft noemt deze '5D'-opslag omdat gegevens worden opgeslagen met behulp van vijf verschillende aspecten van de nanostructuur: X-, Y- en Z-coördinaten, evenals de oriëntatie en grootte van de nanostructuur.

Dit is zeer veel een alleen-lezen opslagmedium, maar er is genoeg data die we permanent en zonder wijziging willen opslaan. Volgens Microsoft kan de in dit glas opgeslagen data extreme niveaus van hitte, overstroming, elektromagnetische interferentie weerstaan, en krassen op het buitenoppervlak vernietigen de data binnenin niet. Dit geeft ons effectief duizenden jaren koude opslag.

Recent werk van Project Silica is gepubliceerd in het tijdschrift Nature, en toont hoeveel vooruitgang er is geboekt. De productie is nu veel eenvoudiger, gegevens kunnen parallel worden geschreven om het proces te versnellen, en het lezen van de gegevens vereist nu slechts één camera in plaats van drie. Het meest interessante is dat het proces is overgegaan van duur gefuseerd silica naar "gewoon borosilicaatglas dat in keukenapparatuur wordt gevonden."

De schrijfsnelheden en leessnelheden die hieraan verbonden zijn, zijn niet verbluffend. We hebben het over megabits en niet over gigabits per seconde, maar de dichtheid is indrukwekkend. Een stuk glas ter grootte van een dvd zou ongeveer 7 TB opslagruimte hebben.

DNA-opslag: Uw gegevens als synthetische biologie

Technisch gezien gebruik je al DNA-opslag

DNA is een complex molecuul dat zich heeft ontwikkeld uit eenvoudigere voorlopers en het merendeel van het leven in de geschiedenis van de aarde gebruikt het als een manier om blauwdrukken voor levende organismen op te slaan. Als we jouw DNA zouden nemen en het in het juiste type cel zouden implanteren, en het vervolgens zouden laten ontwikkelen, zou het resultaat een kloon van jou zijn.

Maar DNA hoeft geen genetische informatie op te slaan. Je kunt de basenparen van DNA gebruiken om welke informatie dan ook te vertegenwoordigen, en DNA heeft veel voordelen als opslagmedium. Het grootste voordeel is de dichtheid. Het is het dichtste opslagmedium dat we kennen. Een enkel gram DNA kan 215 miljoen gigabytes aan gegevens opslaan. Ook bekend als 215 petabytes.

We hebben al geavanceerde technologie ontwikkeld om DNA te lezen voor medische en andere wetenschappelijke doeleinden, en de kosten van het lezen van DNA zijn in de loop der jaren met een veelvoud gedaald, wat de reden is dat je je genetische afkomst voor zo weinig geld kunt laten analyseren. Hoewel je je DNA misschien niet zomaar aan iedereen zou moeten sturen.

In 2019 demonstreerden Microsoft en de Universiteit van Washington het eerste volledig geautomatiseerde DNA-opslagsysteem, wat een cruciale stap is als je DNA-opslag wilt opschalen tot iets nuttigs.

DNA is ook, verrassend genoeg, vrij duurzaam. Volgens de DNA-opslagpagina van Microsoft heeft het een geschatte halfwaardetijd van 500 jaar. DNA kan duizenden jaren overleven in een dood organisme en misschien nog veel, veel langer als het opzettelijk wordt opgeslagen met behoud in gedachten. Het oudste DNA dat momenteel is gesequenced is 2,4 miljoen jaar oud.

In 2025 publiceerden wetenschappers in China een artikel waarin ze een cassettespoor voor DNA-gebaseerde opslag beschreven, met een 100 meter (330 ft) plastic strip vermengd met DNA. Genoeg om ongeveer 36.000 terabyte aan gegevens op te slaan! Het beste van alles is dat het DNA op de tape is ingekapseld om het op de lange termijn te beschermen. Dus, wie weet? Misschien worden cassettes praat uiteindelijk het definitieve formaat.

Holografische opslag: Licht bevriezen in 3D

Niet de hologrammen van Star Trek, maar ik neem het wel

In eerste instantie lijkt het concept van holografische opslag misschien op het idee van het etsen van gegevens in glas zoals bij Project Silica, maar het is eigenlijk veel interessanter dan dat.

Met holografische opslag kun je lasers gebruiken om pagina's met gegevens in een kristal op te slaan. Er worden twee lasers gebruikt, één die de gegevens draagt en een referentiebundel. Wanneer de bundels elkaar kruisen, slaan ze een interferentiepatroon op in het opslagmedium. Als je die gegevens wilt terughalen, hoef je alleen maar de referentiebundel door het interferentiepatroon te laten schijnen en een camera te gebruiken om de reproductie van de gegevens vast te leggen.

Tot nu toe is het gaaf, maar wat dit echt spannend maakt, is dat als je de stralingshoek maar een klein beetje verandert, je een ander interferentiepatroon in hetzelfde volume kunt opslaan, en nog een, en nog een...

Dit betekent dat je de 3D-volume van het kristal absoluut kunt vullen met data, en om het te herstellen hoef je alleen de hoek van de referentiebundel aan te passen om te matchen. Begin dus bij pagina één, en verhoog dan de hoeken totdat je alle data hebt gelezen.

De dichtheid hier komt niet eens in de buurt van de andere twee technologieën die we hebben bekeken, maar in de jaren 2000 werd een HVD of Holographic Versatile Disc voorgesteld die 4TB aan gegevens zou kunnen bevatten. Dat is aanzienlijk meer dan de 100GB die de grootste Blu-ray-schijven tegenwoordig hebben. Helaas is er de laatste tijd niet veel in het nieuws geweest over holografische opslag, maar onderzoekers werken er nog steeds aan.

Maar maak je nog niet klaar om je opslagapparaten weg te gooien! Deze systemen zullen eerst in datacenters en grote bedrijven worden uitgerold, en als een vorm van deze technologie naar onze desktops doorsijpelt, zullen ze in eerste instantie alleen-lezen zijn. Net zoals cd's dat waren.