Cientistas do Microsoft Research, nos Estados Unidos, apresentaram um sistema chamado Silica capaz de gravar e ler informação em pedaços comuns de vidro - com potencial para armazenar o equivalente a dois milhões de livros num quadrado fino do tamanho aproximado da palma da mão.
Num artigo publicado hoje na Nature, a equipa relata que os testes indicam que os dados podem continuar legíveis por mais de 10.000 anos.
O que pulsos minúsculos de luz conseguem fazer
O sistema Silica baseia-se em flashes extremamente curtos de laser para “inscrever” unidades de informação dentro de um bloco de vidro comum.
Esses pulsos recebem o nome de ultracurtos por um motivo: cada disparo dura apenas quatrilionésimos de segundo - isto é, femtossegundos (10–15 s).
Para ter uma noção da escala: comparar dez femtossegundos com um minuto é tão desproporcional quanto comparar um minuto com a idade inteira do Universo.
E esses flashes ultracurtos ainda podem servir para gerar pulsos mais rápidos: rajadas de attossegundos, que duram um milésimo de um femtossegundo - 10–18 s.
Essas rajadas de attossegundos permitem observar o movimento de eletrões dentro de átomos e moléculas. Em 2023, o Prémio Nobel de Física foi atribuído por trabalhos pioneiros nessa área a Ferenc Krausz (por coincidência, ex-orientador de doutoramento do autor do texto original), Anne L’Huillier e Pierre Agostini.
Escrita no vidro com laser de femtossegundo (Silica)
Pulsos de laser de femtossegundo também têm uma aplicação tecnológica muito concreta: eles conseguem produzir alterações no interior de materiais transparentes, como o vidro.
Esses lasers emitem luz com um comprimento de onda que, em condições normais, atravessa o vidro quase sem interagir. Porém, quando pulsos ultracurtos são focalizados de forma muito concentrada numa região específica, forma-se um campo elétrico intenso que modifica a estrutura molecular do vidro exatamente na zona focal.
Com isso, apenas um volume tridimensional minúsculo é afetado - muitas vezes com menos de 1 micrómetro (1 µm) de lado (ou seja, menos de um milionésimo de metro). Esse “ponto” volumétrico é chamado de voxel, e pode ser produzido em posições cuidadosamente controladas dentro do vidro.
Décadas de pesquisa até chegar aqui
A ideia de usar voxels gravados por laser para armazenamento tridimensional de dados não é recente.
Na década de 1990, Eric Mazur e colegas, na Universidade Harvard (EUA), investigaram o armazenamento ótico volumétrico. O trabalho pioneiro mostrou que era possível inscrever estruturas permanentes de dados em vidro comum usando lasers de femtossegundo.
Já em 2014, Peter Kazansky e a sua equipa, na Universidade de Southampton (Reino Unido), relataram armazenamento de dados em quartzo fundido, com uma “vida útil aparentemente ilimitada”. Isso ajudou a consolidar o conceito de memórias em vidro ultraestáveis para arquivo.
Em 2024, Kazansky criou a empresa SPhotonix para comercializar o que descrevem como “nanostruturação 5D em vidro”.
A visão de um “cristal de memória 5D” até chegou à cultura pop: um dispositivo semelhante aparece no filme mais recente de Missão: Impossível, O Acerto Final (The Final Reckoning), retratado como um cofre seguro capaz de conter uma IA poderosa - e sombria.
Um sistema completo de armazenamento em vidro
O projeto Silica não se apresenta como uma nova descoberta científica isolada. Em vez disso, a equipa descreve a primeira demonstração integrada de uma tecnologia prática, pensada para o mundo real.
O trabalho reúne todos os componentes essenciais de uma plataforma desse tipo baseada em lasers de femtossegundo e vidro: codificação dos dados, gravação, leitura, decodificação e correção de erros.
Também são examinadas várias abordagens para melhorar confiabilidade, velocidade de escrita, eficiência energética e densidade de dados, além de avaliações sistemáticas sobre a vida útil da informação gravada.
O Silica investigou dois tipos principais de voxels produzidos por laser:
- Voxels tipo vazio alongado: pequenas estruturas parecidas com cavidades, criadas por “microexplosões” induzidas pelo laser dentro do vidro. Esse método permite uma densidade extremamente alta: 1,59 gigabit por milímetro cúbico (Gb/mm³).
- Voxels por alteração de índice de refração: mudanças sutis no índice de refração local do vidro. Eles podem ser gravados mais rapidamente e com menos energia, mas armazenam menos dados por milímetro cúbico.
Nesta segunda abordagem, a escrita pode atingir cerca de 65,9 megabits por segundo (Mb/s), e os autores observam que essa taxa poderia aumentar com o uso de múltiplos feixes de laser.
Por fim, experiências de envelhecimento acelerado indicam que os dados gravados - inclusive no caso dos voxels de fase, que são mais sensíveis - podem permanecer estáveis por mais de 10.000 anos. Isso supera amplamente a durabilidade de meios tradicionais de arquivo, como fitas magnéticas ou discos rígidos.
O que vem pela frente para o Silica e a fotónica ultrarrápida
Quando iniciei o doutoramento, no fim da década de 1990, na Universidade de Tecnologia de Viena, havia apenas alguns poucos laboratórios no mundo com conhecimento suficiente para construir lasers capazes de gerar pulsos de femtossegundo.
Hoje, após décadas de evolução tecnológica, lasers ultrarrápidos com a confiabilidade, potência e taxas de repetição exigidas pela indústria podem ser comprados como equipamento pronto, “de prateleira”.
Armazenamento de dados arquivísticos denso, rápido e energeticamente eficiente é uma aplicação empolgante e muito concreta dessa tecnologia. À medida que a fotónica ultrarrápida amadurece, é difícil imaginar que esse seja o único destino: é provável que surjam muitas outras utilizações.
Desafios práticos e impactos do armazenamento em vidro
Se a promessa de longevidade se confirmar fora do laboratório, o armazenamento em vidro pode tornar-se especialmente relevante para instituições que precisam preservar informação por períodos muito longos - como bibliotecas nacionais, arquivos públicos, museus, universidades e centros de dados que mantêm cópias “frias” (cold storage) de grandes acervos.
Ao mesmo tempo, a adoção em escala depende de fatores pouco visíveis ao público: custo por terabyte, padronização de formatos, velocidade e paralelização da escrita/leitura, logística de manuseio e a criação de cadeias de leitura futuras (para garantir que, daqui a séculos, ainda existam equipamentos e procedimentos para recuperar os dados). Em outras palavras, não é apenas “gravar no vidro”: é construir um ecossistema durável de preservação.
Alex Fuerbach, Professor, Centro de Pesquisa em Fotónica, Universidade Macquarie
Este artigo foi republicado de The Conversation sob licença Creative Commons. Leia o artigo original.
Comentários
Ainda não há comentários. Seja o primeiro!
Deixar um comentário