5D SKLO A PAMĚŤ NA TISÍCE LET: OD „360 TB DISKU“ K LIDSKÉMU GENOMU A PROJECT SILICA
ÚVOD
Když University of Southampton v roce 2016 oznámila vývoj „5D“ ukládání dat do skla s potenciální kapacitou 360 terabajtů, titulky zněly téměř jako sci-fi: médium, které může přežít lidskou civilizaci. Mediální zprávy nebyly vymyšlené, ale často míchaly laboratorní demonstraci, teoretickou kapacitu a představu budoucího produktu.
O deset let později je technologie stále zajímavější – a zároveň realističtější. Southampton v roce 2024 oznámil uložení kompletního lidského genomu do takzvaného memory crystal. Microsoft mezitím v projektu Silica vyvinul jinou technologickou větev archivace do skla a v roce 2026 s výzkumnými partnery publikoval v Nature výsledky, které ukazují mnohaterabajtové kapacity a perspektivu životnosti přes deset tisíc let.
1. CO ZNAMENÁ „5D“
Název svádí k představě pěti prostorových rozměrů. Ve skutečnosti jde o způsob, jakým jsou jednotlivé datové struktury popsány.
Tři souřadnice odpovídají běžné poloze bodu uvnitř materiálu – x, y a z. Další dvě informace jsou zakódovány do optických vlastností nanostruktury vytvořené femtosekundovým laserem, například orientace a velikosti dvojlomu či retardance.
Jinými slovy: jeden fyzický bod může nést více informace než prostá „vypálená jamka“ na CD nebo DVD.
2. FEMTOSEKUNDOVÝ LASER
Klíčem je extrémně krátký laserový pulz. Femtosekunda je 10^-15 sekundy. Takto krátké pulzy mohou dodat vysokou špičkovou energii do velmi malého objemu uvnitř průhledného materiálu, aniž by bylo nutné mechanicky obrábět celý povrch.
V křemenném skle vznikají mikroskopické nanostruktury, které mění polarizaci světla. Při čtení lze tyto změny detekovat optickým systémem a převést zpět na data.
3. PROČ SKLO
Křemenné sklo má několik vlastností vhodných pro archiv. Je chemicky stabilní, neobsahuje pohyblivé mechanické části a může velmi dobře odolávat teplotě i ionizujícímu záření. Na rozdíl od magnetického disku nepotřebuje zachovávat magnetickou orientaci drobných domén a na rozdíl od flash paměti nespoléhá na elektrický náboj uzavřený v tranzistoru.
To je důležité pro „cold storage“ – data, která se téměř nikdy nepřepisují, ale musí být čitelná za desetiletí či staletí.
4. ODKUD SE VZALO ČÍSLO 360 TB
Southampton uváděl potenciální kapacitu až 360 TB na médium určité velikosti. Číslo reprezentovalo hustotu, kterou výzkumníci považovali za dosažitelnou díky ukládání do objemu materiálu a více optickým parametrům.
Není správné číst starou tiskovou zprávu jako oznámení, že v roce 2016 existoval sériově vyráběný 360TB disk s běžnou vypalovačkou a čtečkou. Mezi laboratorní fyzikální hustotou a komerčním úložištěm stojí rychlost zápisu, paralelizace laserů, spolehlivost detekce, korekce chyb, automatizace a cena zařízení.
5. „13,8 MILIARDY LET“ – CO TAKOVÝ ÚDAJ ZNAMENÁ
V médiích se objevila představa, že sklo vydrží přibližně stáří vesmíru. Jde o extrapolaci z urychlených tepelných testů materiálu, nikoli o experiment trvající miliardy let.
Výzkumníci vystaví vzorky vysokým teplotám, sledují degradaci a pomocí fyzikálního modelu odhadnou rychlost změn při nižší teplotě. Takové accelerated aging testy se používají v materiálovém inženýrství běžně, ale jejich výsledek je modelový odhad závislý na předpokladu, že mechanismus degradace zůstává stejný.
Proto je rozumnější psát „extrémně dlouhodobá archivace“ než doslova slibovat čitelnost v roce 13 800 002 026.
6. CO BYLO DO SKLA ULOŽENO
Výzkumníci demonstrovali například Všeobecnou deklaraci lidských práv, Bibli krále Jakuba, Newtonovu Optiku a další kulturní dokumenty. Smyslem bylo ukázat, že médium není jen testovacím polem náhodných bitů, ale může nést dlouhé skutečné dokumenty.
V roce 2024 tým ze Southamptonu oznámil uložení kompletní sekvence lidského genomu do 5D memory crystal. Krystal byl uložen do archivu Memory of Mankind v solné jeskyni v rakouském Hallstattu jako experiment s uchováním biologických informací pro velmi vzdálenou budoucnost.
7. PROBLÉM: MÉDIUM MŮŽE PŘEŽÍT, ALE PŘEŽIJE ČTEČKA?
Archivace má často opomíjený problém. Nestačí, aby fyzický nosič zůstal neporušený. Budoucí člověk musí vědět, že na něm data jsou, jak jsou zakódována a jak je přečíst.
Za několik desetiletí zmizely běžné disketové mechaniky, magnetopáskové formáty i některá profesionální úložiště. U média navrženého na tisíce let je technologická obsolescence větší problém než samotná fyzická životnost.
Southampton proto u genomového archivu přidal vizuální „klíč“ s informacemi, které mají budoucímu nálezci naznačit povahu uložených dat a způsob interpretace.
8. MICROSOFT PROJECT SILICA: PODOBNÝ CÍL, JINÁ TECHNOLOGIE
Microsoft Research rozvíjí Project Silica, který rovněž ukládá data opticky do skla, ale technické provedení není totožné se southamptonským 5D krystalem.
Silica je zaměřena na datová centra a cloudový archiv: médium se po zápisu nemusí napájet, je pasivní a lze jej roboticky ukládat. Čtení využívá mikroskopii a výpočetní zpracování obrazu.
V roce 2023 Microsoft ukazoval systém archivace s robotickým přístupem ke skleněným destičkám. V roce 2026 publikoval v Nature další pokrok používající borosilikátové sklo, výrobně běžnější než velmi čistý fused silica.
9. VÝSLEDKY 2026: 4,8 TB NA SKLENĚNÉ DESTIČCE
Studie v Nature publikovaná v roce 2026 popsala záznam přibližně 4,8 TB na 120mm čtvercové sklo o tloušťce 2 mm s několika stovkami vrstev. Výzkumníci uváděli výrazné zvýšení rychlosti zápisu a odhad životnosti přes deset tisíc let založený na tepelných testech.
Toto číslo je menší než populárních „360 TB“, ale právě proto je důležité: jde o jinou optimalizaci, zaměřenou na praktickou propustnost, běžnější materiál a systém, který se snaží přiblížit provozu datového centra.
10. PROČ ARCHIVNÍ DATA POTŘEBUJEME
Objem tzv. studených dat prudce roste. Organizace ukládají zálohy, medicínské snímky, vědecká měření, filmové mastery, právní dokumenty, genomická data a regulační archivy, ke kterým se přistupuje zřídka, ale musí zůstat dostupné.
Současná datová centra periodicky migrují data mezi generacemi pásek a disků. To spotřebovává energii, hardware i práci. Médium s životností tisíců let by mohlo snížit potřebu opakovaného přepisování.
11. SKLO NENÍ NÁHRADA SSD
Je chybou porovnávat technologii pouze v terabajtech. SSD dovoluje velmi rychlý náhodný zápis, mazání a přepis. Skleněný archiv je koncipován téměř opačně: zapsat jednou, číst mnohokrát, fyzicky uchovat po velmi dlouhou dobu.
Ideální použití proto není operační systém notebooku, herní knihovna nebo databáze s miliony změn za sekundu. Je to archiv, kde je nejdůležitější dlouhodobá integrita a nízké náklady po zapsání.
12. CO JEŠTĚ BRÁNÍ MASOVÉMU NASAZENÍ
- cena a rychlost laserového zápisu;
- potřeba paralelních paprsků nebo jiného škálování;
- robustní automatické čtení;
- korekční kódy a standardizace formátu;
- ekonomika výroby médií a robotických knihoven;
- dlouhodobá dostupnost dekodéru;
- standardy pro migraci a ověřování integrity.
Fyzika média je jen jedna část celého úložného systému.
13. MOHLO BY SKLO UCHOVAT „ZÁLOHU CIVILIZACE“?
Technicky lze do malého objemu uložit obrovské množství textu, vědy, genetických dat a kulturních děl. Skutečný problém „zálohy civilizace“ je výběr, čitelnost a kontext.
Budoucí společnost musí rozpoznat jazyk, kódování, matematické konvence a strukturu dat. Proto by dobrý civilizační archiv musel kombinovat digitální hustotu s fyzicky čitelným návodem – podobně jako Rosettská deska kombinuje více systémů.
ZÁVĚR
Oznámení o 360 TB v pěti rozměrech nebylo podvodem. Popisovala reálný výzkum nanostrukturovaného skla, jen populární titulky často vynechaly rozdíl mezi laboratorním potenciálem a hotovým diskem.
Vývoj po roce 2016 ukazuje, že myšlenka neumřela. Southampton pokračoval až k archivu lidského genomu a Microsoft Project Silica posouvá skleněné úložiště směrem k průmyslovějšímu systému. Největší otázkou proto už není, zda lze ve skle uchovat bity. Otázkou je, zda lze z laseru, skla, čtečky, korekčních algoritmů a dlouhodobých standardů postavit ekonomicky smysluplný archiv.
14. DATA POTŘEBUJÍ KOREKCI CHYB I V „VĚČNÉM“ MÉDIU
Žádný digitální archiv by neměl spoléhat na to, že každý fyzický bit zůstane navždy perfektní. Praktické systémy proto používají error-correcting codes. Data jsou zapsána s redundancí tak, aby čtečka dokázala obnovit původní informaci i tehdy, když malá část fyzických značek zestárne, poškodí se nebo je opticky nečitelná.
To snižuje čistou uživatelskou kapacitu, ale dramaticky zvyšuje spolehlivost. Údaj o „TB na médium“ proto vždy potřebuje doplnit informaci, zda jde o hrubou fyzickou hustotu, nebo kapacitu po započtení korekčních kódů, metadat a rezervy.
15. HASH A PRAVIDELNÁ KONTROLA INTEGRITY
Dlouhodobý archiv musí umět poznat, zda je soubor stále stejný. K tomu slouží kryptografické hash funkce a stromové struktury integrity. Archiv může periodicky přečíst médium a ověřit kontrolní součty bez nutnosti měnit obsah.
U skla s životností tisíců let je paradoxní, že největší riziko může vzniknout nikoli fyzickou degradací, ale ztrátou katalogu: máme perfektní destičku, ale nevíme, která datová sada na ní je. Dlouhověkost proto vyžaduje stejně dobrou správu metadat jako samotné médium.
16. ENERGETICKÁ EKONOMIKA ARCHIVU
Rotující pevný disk spotřebovává energii při provozu a datové centrum musí průběžně napájet elektroniku a chlazení. Magnetická páska může být offline, ale vyžaduje robotickou mechaniku a periodickou migraci mezi generacemi.
Skleněné médium je po zapsání pasivní. Pokud jej lze skladovat bez klimatizace a bez periodického přepisování, největší úspora nemusí být v ceně destičky, ale v desítkách let provozních nákladů. Právě to vysvětluje zájem hyperscale cloudových provozovatelů.
17. „READ ONLY“ MŮŽE BÝT BEZPEČNOSTNÍ VÝHODA
Médium, které nelze jednoduše přepsat, je nevhodné pro běžnou práci, ale výborné pro některé zálohy. Ransomware nemůže zašifrovat archivní kopii, která fyzicky nepodporuje běžný přepis. Organizace mohou uchovávat právní nebo vědecké záznamy ve formátu WORM – write once, read many.
Sklo tak může konkurovat nikoli SSD, ale specializovaným archivům, kde je neměnnost součástí bezpečnostního modelu.
ZDROJE A DALŠÍ ČTENÍ
[1] University of Southampton — Eternal 5D data storage could record the history of humankind (2016).
southampton.ac.uk
https://www.southampton.ac.uk/news/2016/02/5d-data-storage-update.page
[2] University of Southampton — Human genome stored on 'everlasting' memory crystal (2024).
southampton.ac.uk
https://www.southampton.ac.uk/news/2024/09/human-genome-stored-on-everlasting-memory-crystal-.page
[3] Microsoft Research — Project Silica.
microsoft.com
https://www.microsoft.com/en-us/research/project/project-silica/
[4] Microsoft Research — Project Silica's advances in glass storage technology (2026).
microsoft.com
https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/project-silicas-advances-in-glass-storage-technology/
[5] Nature — high-density durable optical data storage in glass / Project Silica research, 2026.
nature.com
https://www.nature.com/articles/s41586-025-10042-w