Cientistas da Microsoft desenvolveram uma tecnologia para armazenar grande volume de dados em vidro

Figura 1. Peça quadrada de vidro com 12 cm de lado e 2 mm de espessura com capacidade de armazenamento para 4,8 TB, criada pelo Projeto Silica, da Microsoft.

Pesquisadores da Microsoft criaram um sistema de armazenamento de dados que pode permanecer legível por pelo menos 10 mil anos - e provavelmente por muito mais tempo. A equipe da Microsoft usou um laser de alta intensidade para imprimir deformações em uma placa tridimensional de vidro borossilicato, o mesmo tipo usado em vários utensílios domésticos e equipamentos comuns na indústria e em laboratórios. Cada deformação codifica dados que podem ser lidos com um microscópio óptico. Um quadrado de vidro de 12 centímetros de lado e 2 milímetros de espessura (Fig.1) mostrou ser capaz de armazenar 4,8 terabytes (TB) de dados, o equivalente a cerca de 2 milhões de livros impressos. O avanço tecnológico foi reportado e descrito em um novo estudo publicado na Nature (Ref.1).

"Se você quer mandar mensagens para o futuro, não há nada melhor do que armazená-las em vidro," disse em entrevista Peter Kazansky, um especialista em optoeletrônica da Universidade de Southampton, Reino Unido, comentando sobre o avanço (Ref.2).

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A humanidade tem gerado dados a uma taxa exponencial, aproximadamente dobrando a cada 3 anos. Grande parte desses dados possui valor pessoal, comercial, científico ou jurídico considerável e precisa ser preservada por décadas ou séculos. São oceanos de dados gerados por tecnologias desde smartphones até supercomputadores, telescópios espaciais e aceleradores de partículas. A maioria dos sistemas de arquivamento digital depende de mídias que são frágeis ou se degradam em poucos anos. Consequentemente, os dados precisam ser migrados regularmente para novas mídias, um processo custoso em termos de tempo, equipamentos e energia.

Em todo o mundo, a capacidade total de armazenamento de dados instalada deverá crescer 10 vezes até 2040, ultrapassando 250 zettabytes, ou 250 bilhões de TB. .

Tanto as fitas magnéticas quanto os discos rígidos codificam dados usando um eletroímã para magnetizar pequenas áreas de uma película metálica em diferentes orientações, representando os valores 1 e 0. Mas esses minúsculos ímãs podem perder seu magnetismo com facilidade.

Outra opção já sugerida de armazenamento é a conversão de bits de dados digitais em sequências dos quatro pares de bases do DNA (1). Um único grama de DNA pode armazenar centenas de milhares de terabytes de dados. Mas a síntese química do DNA é cara, e a leitura dos dados com sequenciadores é lenta por causa dos mecanismos bioquímicos necessários para esse fim. E embora o DNA possa sobreviver por séculos, ele precisa ser mantido seco em frascos selados e protegido da luz ultravioleta.

O vidro, por outro lado, é barato e abundante, e uma vez que os dados são armazenados, nenhuma energia é necessária para preservá-los. Talvez o mais importante seja que você pode riscar, ferver ou aquecer o vidro e os dados permanecem intactos (2).

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No novo estudo, pesquisadores da Microsoft usaram vidro borossilicato, constituído de sílica (SiO2) e óxido de boro (B2O3) e de baixo custo, para o armazenamento de informações. Para isso, eles utilizaram um laser disparando pulsos intensos, com duração de alguns quatrilionésimos de segundo, para atingir o vidro em pontos precisos e com uma quantidade específica de energia. Em cada ponto, isso cria uma "nanoexplosão induzida por plasma", deformando o vidro e alterando a forma como a luz se propaga através dele. O registro de dados é feito usando essas minúsculas deformações, que podem ser lidas por um microscópio óptico capaz de detectar a mudança no comportamento da luz ao passar por cada ponto.

A taxa de registro dos dados alcançada foi de ~66 megabytes (MB) por segundo - mas podendo ainda ser potencialmente otimizada.

Relativo ao novo método e meio de armazenamento - sistema apelidado de Silica -, os pesquisadores conseguiram decodificar dados de até 300 camadas empilhadas umas sobre as outras usando um algoritmo de aprendizado de máquina que ajuda a remover o ruído causado por deformações em camadas adjacentes.

Extrapolação de experimentos explorando a durabilidade dos registros em vidro apontaram que os dados armazenados podem permanecer estáveis por mais de 10 mil anos a temperatura de 290°C. Isso sugere que, a temperatura ambiente, o tempo pode ser significativamente maior. Porém, os cálculos não levaram em conta outras causas possíveis de degradação, como corrosão química ou fraturas físicas no vidro. Seria em condições seguras de conservação.

Duas desvantagens desse meio para armazenamento é que os dados não podem ser reescritos e não é uma opção adequada para o armazenamento de dados que precisarão ser acessados de forma regular - devido ao aparato microscópico sofisticado de leitura. O objetivo é o armazenamento de longo prazo e de baixo custo para acessos ocasionais em um futuro relativamente distante - onde dados importantes precisam ser conservados por décadas ou séculos.

A Microsoft, por exemplo, está colaborando com estudantes para criar uma placa de vidro que armazena informações essenciais sobre a vida na Terra, inspirada no Disco de Ouro da NASA (Ref.3) - discos fonográficos que foram colocados a bordo das sondas espaciais Voyager, lançadas em 1977.

Por enquanto, a Microsoft não anunciou planos de comercialização da nova tecnologia.

> Existem experimentos sendo conduzidos para o armazenamento de dados em vidro de sílica fundida, onde dados registrados podem ficar potencialmente estáveis por bilhões de anos. Essa forma de vidro é constituída de dióxido de silício (SiO2) de altíssima pureza. Ref.2

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