Die Datenspeicher von morgen

Die Menge an Daten wächst jedes Jahr, sie langfristig zu speichern wird immer teurer und ist stark begrenzt. Forschung und Firmen arbeiten an Alternativen, die unsere Inhalte auch noch für Menschen in 10.000 Jahren zugänglich machen – ähnlich den Inschriften der Alten Ägypter.

Fotos, Videos oder Messdaten auf dünnen Glasscheiben speichern, in Atomen ablegen oder sogar in DNA kodieren? Was nach Science-Fiction klingt, sind neue Ansätze, an denen Forschung und Firmen weltweit arbeiten. Ihr gemeinsames Ziel: Daten jahrhundertelang, günstig und energiesparend für nächste Generationen erhalten.

Aktuelle Speichersysteme können das nicht erfüllen, erklärt der Datenwissenschaftler Andreas Rauber von der Technischen Uni Wien. "Wir sehen durch die Flut an Daten auch die Kosten steigen, um diese Datenflut zu bewältigen." Fotos, Videos und Dokumente sind dabei nur ein kleiner Teil. In einer digitalisierten Welt produzieren nicht nur Menschen, sondern auch Gegenstände laufend Daten – von Satelliten im Weltraum, Sensoren in Autos und Fabriken bis hin zur künstlichen Intelligenz.

Heute werden Informationen üblicherweise auf Festplatten oder Magnetbändern archiviert. Aufgrund ihrer kurzen Haltbarkeit müssen sie allerdings alle paar Jahre oder Jahrzehnte erneuert werden. "Ich muss die Datenträger auch frei von magnetischen Störungen halten, in einer gekühlten Betriebsumgebung oder geschützt vor Licht, geschützt vor Staub und Vibrationen, was auch immer dann der Datenträger erfordert." Auch Cloud-Anbieter haben zunehmend zu kämpfen, die wachsenden Datenmengen zu erhalten, so Rauber, Professor für Datenmanagement und Big Data.

Datenträger ständig erneuern ist das eine, die gespeicherten Informationen lesbar halten das andere. Da sich Dateiformate und Computer ständig weiterentwickeln, müssen auch die archivierten Informationen immer wieder neu gespeichert bzw. lesbar gehalten werden. "Wenn ich die nicht mitziehe, habe ich zwar einen Haufen Nullen und Einsen gespeichert, aber ich kann sie mir nicht anschauen. Ich kann sie nicht nutzbar machen. Und dann habe ich eigentlich nur Datenmüll."

Diese Erfahrung musste um ein Haar die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA Ende der 1990er Jahre machen, als sie auf speziellen Geräten und in einem komprimierten Format archivierte Satellitendaten aus den 1970er Jahren auslesen wollte. "Man musste zuerst die Geräte wieder bauen, in die man die Bänder einlegen konnte und die Daten mühsam rekonstruieren, um die Informationen zu retten", schildert Rauber.

Um das zu verhindern, werden archivierte Informationen heute regelmäßig auf moderne Programme übertragen oder alte Computersysteme so adaptiert, damit sie auch auf modernen Architekturen funktionierten. Beides erfordert ständiges und damit teures Datenmanagement, betont Rauber. "Das jetzige System ist vermutlich so gut, wie es derzeit sein kann. Was aber nicht heißt, dass es so gut ist, wie es sein sollte."

Ein neuer Ansatz versucht Nullen und Einsen in DNA-Basen (A, T, C, G) zu übersetzen und damit Bilder, Videos und Messdaten auf einer künstlich hergestellten Doppelhelix zu archivieren. Der Vorteil: Ähnlich wie bei unserem Erbgut könnte man auch hier riesige Datenmengen auf kleinen Flächen speichern – möglicherweise für hunderte Jahre. Statt Zellen wird die DNA dann beispielsweise in kleine Plastikkügelchen gepackt.

Noch ist die Methode aber zu teuer, so Rauber, und: "Hier haben wir aber das Problem, dass es sehr schwer ist, aus einer Flut von in DNA gespeicherten Dateien eine bestimmte Datei herauszulösen und herauszulesen."

Dieses Problem haben Glasspeichertechnologien nicht. Bis vor Kurzem hat nicht nur Microsoft an dieser Technologie gearbeitet, auch die österreichische Firma Cerabyte verfolgt diesen Ansatz.

Erst im Februar hat das Forschungsteam von Microsoft ihre neuesten Entwicklungen im Fachjournal Nature veröffentlicht. Ein Laser kodiert die Daten dabei in Form dreidimensionaler Pixel (genannt Voxel). Auf einen zwei Millimeter dünnen, zwölf Quadratzentimeter großen Glaschip passen knapp fünf Terabyte. Die gespeicherten Informationen könnten 10.000 Jahre lang sicher bei Raumtemperatur gelagert werden, schreiben die Studienautorinnen und Autoren, stellen das Projekt mit dieser Veröffentlichung aber dennoch ein.

Einige der Schwachstellen der Technologie: Es dauert lange, um Inhalte zu speichern. Zudem wird nach Wegen gesucht, wie Informationen auch in ferner Zukunft noch ausgelesen werden können.

Marktreif ist derzeit noch keiner der Alternativtechnologien. Rauber zeigt sich aber dennoch optimistisch: "Es wird auf jeden Fall in diese Richtung weiterentwickelt werden. Aber nein, wir werden in den nächsten fünf Jahren wahrscheinlich die Festplatten und Magnetbänder nicht vollständig verlieren." Aber möglicherweise in sechs Jahren.