La Terre se réchauffe, mais ces gens utilisent la glace pour fabriquer des disques durs

Le stockage de l’information est l’un des Saints Graals de la quête technologique humaine (outre l’AGI).

Des gravures sur pierre aux cordons noués, des cartes perforées aux bandes magnétiques et aux disques durs, les humains ont essayé toutes sortes de supports de stockage, avec quelques succès et quelques échecs.

Mais aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut de technologie de Pékin ont ajouté un nouvel acteur à la course : un support de stockage qui se cache à la vue de tous depuis des milliers d'années.

Glace. De la glace pour le réfrigérateur et dans vos boissons. C'est aussi simple que ça.

Il ne s’agit pas de graver des mots dans la glace, bien sûr… mais d’une méthode plus subtile : encoder des informations en manipulant de minuscules bulles piégées dans la glace.

Cette technologie peut sembler un peu intentionnelle, mais réfléchissez-y attentivement : hors ligne, froide et difficile à pirater – n'est-ce pas le sens littéral de « stockage à froid » ?

Le disque dur de la nature, froid et vieux

La Terre se réchauffe, et certains envisagent d'utiliser la glace comme disque dur. Quelle idée folle ! En réalité, le principe est étonnamment élégant et son efficacité a été prouvée par des milliards d'années de réincarnation :

Environ 10 % de la surface terrestre est recouverte de glace. L'atmosphère circule dans les masses d'eau et, lorsque l'eau gèle, elle emprisonne l'atmosphère sous forme de « bulles piégées ». D'anciennes carottes de glace du monde entier scellent les secrets de l'atmosphère ancienne et deviennent de véritables capsules temporelles naturelles. Elles constituent un véritable trésor pour les scientifiques, reconstituant l'apparence de la Terre il y a des milliards d'années et offrant de nouvelles perspectives sur des mystères non résolus de l'environnement et de l'évolution.

En d'autres termes, si la Terre est un ordinateur, la glace en est le disque dur. Les bulles qui ne peuvent s'échapper sont d'innombrables données.

Sachant cela, vous pourriez vivre une expérience différente la prochaine fois que vous irez dans un bar : la quête du barman pour obtenir des glaçons parfaitement transparents est en fait contraire aux lois de la nature…

Comment contrôler plus précisément les bulles piégées dans la glace inquiète également Song Mengjie, professeur à l'Institut de technologie de Pékin et expert en thermodynamique. Il m'a raconté qu'en 2018, alors qu'il était chercheur à l'Université de Tokyo, il avait mené de nombreuses recherches sur les bulles piégées de la taille d'un micron et avait ainsi compris le principe général du contrôle des bulles.

Ces découvertes prirent racine dans son esprit comme des graines, donnant naissance à de nouvelles inspirations :

Puisque la nature peut utiliser la glace comme « disque dur », pourquoi ne le pourrions-nous pas ?

Le principe du contrôle des bulles est simple : lorsque l'eau gèle, elle expulse les gaz dissous, formant ainsi des bulles. Si elle est refroidie trop rapidement, les bulles seront ovales ; si elle est refroidie trop lentement, des bulles en forme d'aiguille apparaîtront ; si elle est refroidie encore plus lentement, il n'y aura plus aucune bulle – une technique que les barmans expérimentés maîtrisent déjà.

Les formes de ces bulles correspondent à 1 et 0, à des points ou à des lignes horizontales, allumées et éteintes, cela ne devient-il pas une donnée ?

Mais cette découverte à elle seule ne suffit pas. S'il s'agit d'une simple association de 1 et de 0, un morceau de glace pourrait ne pas être capable de stocker une phrase complète. L'équipe doit améliorer l'efficacité et la densité de stockage des informations codées pour rendre cette découverte plus réaliste.

L'équipe du BIT a construit un appareil que l'on peut imaginer comme une « imprimante 2D » conçue spécifiquement pour les glaçons : une couche d'eau est prise en sandwich entre des feuilles de plastique transparentes, avec une plaque froide en dessous pour un contrôle précis de la température, puis grâce à un traitement précis du signal, une courbe de température parfaite est conçue pour la plaque froide.

En contrôlant deux variables, la température et le temps, l'équipe a pu générer des bulles ordonnées de manière stable et efficace. C'est du codage, mais cela ressemble davantage à la création d'une peinture sur glace.

Le processus de décodage est également simple et élégant, avec une esthétique compréhensible par les programmeurs : prenez une photo de la glace, convertissez-la en niveaux de gris, et l’algorithme de vision par ordinateur se charge du reste. Le logiciel lit la taille, la forme, la quantité et la répartition des bulles, ainsi que d’autres informations, et les traduit en code binaire ou Morse.

Imaginez, dans le film « 007 », Bond, habitué au martini sec, reçoit un cocktail avec un énorme glaçon carré. Le regard du barman lui révèle la profondeur de la porte. Bond lit rapidement les bulles dans le glaçon avec des lunettes intelligentes, et l'information confidentielle lui est transmise.

Bien sûr, il reste encore un long chemin à parcourir entre le laboratoire et les superproductions hollywoodiennes.

De retour à la réalité, le professeur Song a admis que même si la densité de stockage de la glace n'est pas aussi élevée que celle des disques durs traditionnels, elle est bien au-delà des attentes initiales de l'équipe : un morceau de glace de 10 x 10 cm « peut stocker environ 3 ou 4 pages d'informations ».

Bien qu'il ne puisse pas rivaliser avec le SSD des ordinateurs, du moins pour une solution de stockage à froid, il est déjà très performant. Les progrès en matière de densité de stockage ne dépendent pas des équipes de recherche, mais de l'industrie. Ces recherches se concentrent davantage sur la science fondamentale que sur la démonstration de possibilités d'application.

Interrogé sur la difficulté de reproduire cette technologie, le professeur Song a déclaré qu'en utilisant du matériel conventionnel disponible dans le commerce, ainsi qu'un certain nombre de compétences pratiques et informatiques, elle peut être presque entièrement restaurée et reproduite pour « environ 10 000 yuans ».

Bien sûr, il ne s'agit là que d'une estimation approximative et optimiste. Cela ne signifie pas que n'importe qui peut se lancer dans la production de disques durs à domicile en dépensant 10 000 yuans. Cela signifie que la technologie à l'origine de ce document est facile à reproduire et présente un faible seuil de popularisation.

Technologie froide, avenir chaud

La glace n'est certainement pas un support de stockage efficace dans tous les cas de figure et ne peut remplacer complètement les disques SSD, qui présentent des avantages considérables en termes de densité de stockage et de durabilité. Cependant, l'utilisation de la glace comme support de stockage n'est pas un vœu pieux. En réalité, les défis rencontrés par les technologies de stockage traditionnelles basées sur l'électricité peuvent être résolus par la glace.

Prenons l'exemple des régions polaires. Les équipements électroniques traditionnels sont non seulement confrontés aux basses températures, mais aussi limités par le manque d'électricité. Le transfert massif d'informations par satellite est également coûteux et instable. Dans ce monde blanc, un simple morceau de glace peut contenir les découvertes importantes de toute l'équipe de l'expédition scientifique.

Ou, dans l'ombre de la guerre, les impulsions électromagnétiques peuvent facilement couper l'alimentation vitale des équipements électroniques. Le stockage de glace ne consomme quasiment aucune énergie. Un simple morceau de glace peut supporter le poids d'un serveur. Il est indétectable par imagerie thermique et indétectable par rayonnement électromagnétique. Il est dissimulé et sûr.

D'un autre point de vue, Ice Storage est une véritable solution de « stockage à froid ». Les données devant être conservées et sauvegardées, mais ne nécessitant pas de lecture fréquente, sont encodées dans Ice et peuvent être stockées gratuitement.

Le stockage de glace est particulièrement utile en cas de panne d'électricité ou de panne matérielle, voire de scénarios catastrophes. Imaginez un tsunami provoqué par des conditions météorologiques extrêmes, ou une humanité imprudente déclenchant la dernière guerre mondiale et se précipitant vers l'extinction… Le stockage de glace peut servir de dernière « arche d'information » jusqu'à ce que l'environnement terrestre se rétablisse et que la société reprenne vie.

Aujourd'hui, l'homme a extrait l'ADN de la glace et cloné avec succès des loups arctiques. Quand viendra le temps de la survie humaine, pourquoi ne pas se tourner vers la glace pour préserver des millénaires de savoir et de patrimoine culturel, preuve de notre existence ?

Bien sûr, du point de vue du grand public, ces événements sont trop lointains, trop précoces et trop insignifiants. Changeons donc de perspective : les troisième et quatrième révolutions technologiques, représentées par Internet et l'IA, ont également engendré des quantités excessives de déchets électroniques sur Terre. Utiliser de la glace pour stocker des données reflète une philosophie environnementale opposée :

Les montagnes de déchets électroniques du futur proche des films de science-fiction ne sont plus très loin. Une fois l'information lue et la glace devenue inutile, elle peut être parfaitement « dégradée » en eau, ou directement utilisée à d'autres fins, comme la conservation, la logistique, l'alimentation, et même la construction.

En parlant d'architecture, le stockage d'informations n'est pas la seule source d'inspiration de l'équipe de Song Mengjie. À Tokyo, il a constaté que l'utilisation de bulles contrôlées avec précision ne se limite pas à la glace, mais s'étend également à des matériaux plus solides ou multiphasés.

Il y a quelques jours, nous avons parlé des perspectives d’utilisation de cette technologie dans le domaine de l’ingénierie des matériaux dans notre bureau du BIT.

Par exemple, que ce soit en raison d'un changement climatique irréversible ou de l'explosion de la technologie aérospatiale, l'humanité deviendra un jour ce que Musk appelle une « espèce multiplanétaire ». Mais lorsque les humains iront vivre sur la Lune ou sur Mars, ils constateront qu'ils manquent de matériaux pour des constructions à grande échelle. De nombreuses équipes dans le monde explorent la possibilité de condenser la poussière lunaire en matériaux solides grâce à des températures et des pressions élevées, pour les utiliser dans la construction.

Le principe du stockage de glace s'applique également ici : en contrôlant des grandeurs physiques telles que la température et la pression, des bulles (ou inclusions étrangères) peuvent être générées avec précision dans divers matériaux solides. La granulométrie, la morphologie, la quantité et la répartition de ces bulles modifient également les propriétés physiques du matériau solide.

Imaginez que la construction d'un bâtiment nécessite des briques de différentes formes. Sur Terre, nous y parvenons par moulage, découpe ou impression, des procédés difficiles à réutiliser sur des planètes extraterrestres. Cependant, en contrôlant les matériaux solides grâce à des bulles pour imprimer des « briques », il est possible de les casser à la main ou au marteau pour leur donner la forme souhaitée. Cela améliorera considérablement l'efficacité de la construction et la qualité de vie des humains dans l'espace.

(Ces possibilités sont mentionnées dans l’article, mais en raison de certaines règles objectives d’acceptation des manuscrits dans les revues universitaires, cet article se concentre sur le stockage des informations.)

Dans le grand récit de la révolution technologique, les gens sont toujours à la recherche de nouvelles avancées : plus rapides, plus petites, plus puissantes, plus intelligentes, etc. Mais parfois, la véritable innovation nécessite de « prendre du recul » et de réexaminer et d’utiliser des choses que nous tenons pour acquises.

Après avoir étudié cet article, j'ai formulé une affirmation audacieuse : la technologie la plus puissante n'est souvent pas la plus complexe ni la plus complète, mais doit être simple, élégante et parfaite dans un scénario précis. Elle ne nécessite ni terres rares, ni déchets électroniques, ni presque pas d'électricité, mais seulement de l'eau, de l'air froid et un peu d'ingéniosité humaine.

Enfin, j'espère sincèrement que vous, qui lisez cet article, n'aurez jamais besoin de recourir à la technologie de stockage de glace de votre vivant. Mais si la fin de l'humanité est inévitable, puissent les glaciers préserver l'espoir d'un rétablissement.