Dijital çağda insanlık, tarihinin en büyük bilgi birikimini üretmiş durumda. Her gün milyarlarca veri noktası, hastane kayıtlarından bilimsel araştırmalara, filmlerden devlet arşivlerine kadar sayısız alanda üretiliyor ve saklanıyor. Ancak çoğu zaman gözden kaçan kritik bir gerçek var ki o da bu verilerin büyük bir kısmı sandığımız kadar kalıcı değil.

Bugün kullandığımız depolama teknolojileri (sabit diskler, SSD’ler (Solid State Drive) ve manyetik bantlar) zamanla bozulur, güncelliğini yitirir ve sürekli bakım gerektirir. Dijital veri aslında düşündüğümüzden çok daha kırılgan bir varlıktır. Elektrik kesildiğinde, donanım arızalandığında veya formatlar değiştiğinde, insanlık bilgisinin önemli bir kısmı sessizce yok olabilir.

Bu durum, bilim dünyasında giderek daha fazla dile getirilen Dijital karanlık çağ (digital dark age) kavramı ortaya çıkarmıştır. Peki ya insanlık bilgisini yüzlerce yıl, hatta binlerce yıl boyunca bozulmadan saklayabilseydik nasıl bir şey olurdu ?

İşte bu sorudan yola çıkan Microsoft, veriyi geçici elektronik ortamlardan çıkarıp fiziksel olarak neredeyse yok edilemez bir materyale, kuvars cama, işlemeyi hedefleyen radikal bir teknoloji geliştirdi: Project Silica.

Bu proje, yalnızca yeni bir depolama yöntemi değil, aynı zamanda insanlığın bilgiyle kurduğu ilişkinin geleceğini yeniden tanımlama potansiyeline sahip. Project Silica’nın ortaya çıkışı tesadüfi değildir. 2010’lu yılların ortasında büyük teknoloji şirketleri, özellikle bulut hizmetleri sağlayanlar, kritik bir problemle karşı karşıya kaldı ki bu “soğuk veri” problemiydi. Soğuk veri, nadiren erişilen ancak asla kaybedilmemesi gereken veridir. Örneğin, hastane arşivleri , ulusal kayıt sistemleri, akademik veri setleri, film, kültürel miras ve medya arşivleri gibi.

Bu verilerin yıllarca saklanması gerekir, ancak sürekli erişim gerekmez. Mevcut çözümler (özellikle manyetik bant) bu iş için kullanılsa da, ciddi sınırlamalar içeriyor. Periyodik olarak yeniden yazılması gerekir. Fiziksel bozulma riski vardır. Enerji ve altyapı maliyeti yüksektir

Microsoft Research bünyesindeki araştırmacılar, bu soruna daha radikal bir çözüm aramaya başladı. Amaç, “yaz ve unut” (write-once, read-forever) mantığıyla çalışan bir sistem geliştirmekti.

Bu noktada ekip, doğadan ve tarihten ilham aldı. Binlerce yıl öncesine ait cam objelerin hâlâ sağlam kalabildiği biliniyordu. Camın kimyasal stabilitesi, onu veri saklama için ideal bir aday haline getiriyordu

Project Silica, Microsoft’un bulut platformu olan Microsoft Azure için geliştirilen bir uzun vadeli depolama çözümüdür.

Projenin arkasında Microsoft Research bilim insanları, optik fizik ve malzeme bilimi uzmanları ve yapay zekâ mühendisleri bulunmaktadır. Bu teknoloji tamamen sıfırdan icat edilmemiştir. Aslında daha önce akademik literatürde tanımlanan bir prensibin ileri mühendislikle uygulanmış halidir:

Bu alandaki öncü çalışmalar özellikle İngiltere’deki University of Southampton araştırmacıları tarafından yapılmıştır. Bu ekip, lazerle cam içine veri yazılabileceğini ve bunun son derece dayanıklı olduğunu göstermiştir. Microsoft ise bu fikri alıp endüstriyel ölçekte uygulanabilir hale getirmeye çalışmıştır. Project Silica’nın çalışma prensibi oldukça sofistike bir fizik ve mühendislik birleşimidir.

Veri Yazma için, Femtosaniye lazerler kullanılır . Lazer, camın içine mikroskobik deformasyonlar oluşturur. Bu yapılar verinin bitlerini temsil eder. Sistem, 3 Boyutlu depolama özelliğindedir. Veri yalnızca yüzeye değil, camın içine katmanlar halinde yazılır . Böylece çok yüksek yoğunlukta veri saklanabilir. Depolama için 5D depolama sistemi kullanılır. Kodlama yapılırken , X, Y, Z konumu,yapının yönü (orientation), yoğunluğu (intensity) olarak 5 parametre dikkate alınır. Veriyi okumak için , polarize ışık kullanılır ışığın kırılma özellikleri analiz edilir ve yapay zekâ algoritmaları veriyi çözer

Bu sistem, klasik manyetik veya elektronik depolamadan tamamen farklıdır. Veri artık bir elektrik yükü ya da manyetik alan değil, fiziksel bir yapı olarak var olur.

Project Silica’nın en iddialı yönlerinden biri dayanıklılığıdır. Yapılan testlerde, yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmış, mikrodalga fırınlarda test edilmiş, suya batırılmış, çizilmiş ve fiziksel stres uygulanmıştır. Buna rağmen veri büyük ölçüde korunmuştur. Kuvars cam kimyasal olarak inerttir. Manyetik alanlardan etkilenmez. Elektriksel bozulmaya uğramaz. Zamanla degradasyonu son derece düşüktür Bu nedenle teorik olarak yüzlerce hatta binlerce yıl veri saklama potansiyeline sahiptir. Project Silica’nın en dikkat çekici demonstrasyonlarından biri, Warner Bros ile yapılan iş birliğidir. Bu kapsamda, Superman (1978) filmi bir cam disk içine tamamen kaydedilmiştir.

Bu çalışma, özellikle film ve medya arşivleri için büyük bir potansiyeli göstermektedir: Çünkü bu sayede film makaralarının bozulması önlenebilir. Dijital arşivler sürekli migrasyon gerektirmez ve kültürel miras uzun vadede korunabilir

Project Silica’nın tıp alanındaki potansiyeli ise oldukça geniştir. Özellikle uzun dönem takip gerektiren disiplinlerde, uzun süreli hasta kayıtlarının saklanması, çok büyük, çok değerli ve asla kaybedilmemesi gereken genomik ve omik verilerin saklanması ve korunması, randomize kontrollü çalışmalar uzun dönem kohort verilerinin saklanması gibi alanlarda rol alabilir.

Bugün bu veriler sürekli server bakımı ve veri migrasyonu gerektirirken, Project Silica ile tek seferde kaydedilip nesiller boyu korunabilir.

Her ne kadar devrimsel görünse de, Project Silica henüz mükemmel değildir. Yazma işlemi oldukça yavaştır. Maliyet yüksektir. Günlük kullanım için uygun değildir. Okuma/yazma cihazları yaygın değildir. Bu nedenle kısa vadede klasik saklama yöntemlerinin yerini alması beklenemez. Ancak uzun vadede, arşiv depolamada standart haline gelebilir

Project Silica’nın en çarpıcı yönü teknik detaylarından ziyade felsefi etkisidir. İnsanlık tarihinde bilgi saklama yöntemleri sürekli değişmiştir. Kil tabletler, papirüs, kağıt, manyetik bant, dijital diskler …Şimdi ise yeni bir aşamaya geçiliyor: Verinin fiziksel olarak zamana karşı korunması . Belki de gelecekte bir arkeolog, bizim bugünkü hastane kayıtlarımızı bir cam diskten okuyacak.

Bu preoje, yalnızca yeni bir depolama teknolojisi değil, aynı zamanda veriyle kurduğumuz ilişkinin yeniden tanımlanmasıdır. Microsoft’un bu girişimi, veri saklamayı geçici bir işlem olmaktan çıkarıp kalıcı bir miras oluşturma sürecine dönüştürmektedir. Bugün için sınırlı ve pahalı bir teknoloji olsa da, özellikle arşivleme alanında yaratabileceği dönüşüm göz ardı edilemez. Tıp, bilim ve insanlık için en değerli şeylerden biri bilgidir. Bu bilginin kaybolmadan korunabilmesi ise belki de en az onun üretilmesi kadar önemlidir. Belki de geleceğin en değerli hazineleri, sunucularda değil, camın içinde saklı olacak.

Kaynaklar:

  • Microsoft. Project Silica: Cloud storage for the future.
  • Kazansky PG et al.
    “5D data storage by ultrafast laser nanostructuring in glass”
  • Project Silica: Storing the Superman movie on glass
  • Rosenthal SJ et al.
    “The future of data storage materials” (Nature Materials review)