Memoria nanocerámica, cuando los datos son almacenados ‘para siempre’

El almacenamiento de datos en cristal cerámico no se ve afectado por la degradación o la corrupción silenciosa que amenazan la integridad de la información digital original con el paso de los años, proporcionando un registro inmutable que será cada vez necesario en la era de la inteligencia artificial, según los expertos.

La creciente producción, procesamiento e intercambio de volúmenes cada vez mayores de datos digitales debido a la evolución de la tecnología y a su aplicación cada vez más generalizada, harán necesarios nuevos sistemas para almacenarlos, que sean más eficaces que los soportes actuales y superen sus limitaciones, adelantan los especialistas.

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Actualmente las cantidades de datos que se manejan en los grandes centros de computación se miden en petabytes o PB, (un PB representa el contenido de unos mil millones de libros o unos 500.000 millones de páginas de texto), pero las cantidades de datos utilizadas en estas instalaciones seguirán creciendo, e involucrarán el procesamiento de volúmenes de datos tan enormes que deberán calcularse en unidades mayores que el petabyte, según avizoran los especialistas.

“El sector se dirige hacia la Era de los Yottabytes”, afirma Christian Pflaum, director ejecutivo (CEO) de Cerabyte, empresa que está desarrollando una nueva tecnología de almacenamiento de datos basada en los cristales cerámicos, con el apoyo económico de la compañía tecnológica Pure Storage.

RUMBO A LA ERA DE LOS YOTTABYTES

Un petabyte comprende enormes cantidades de datos, que se manejan en ordenadores centrales y centros de servidores, y se utiliza como la unidad de información más importante en este ámbito, según explican desde la compañía Ionos (www.ionos.es).

Un PB es una unidad de medida de la capacidad de memoria o del tamaño de los datos equivalente a 1024 terabytes (TB), mientras que el terabyte es la medida habitual en la que se mide la cantidades máximas de datos que pueden almacenan las memorias convencionales de tipo SSD y HDD de hoy en día.

Las necesidades globales de almacenamiento de archivos, cada vez más complejas, ya están fomentando que los datos que se almacenan se midan en algunos casos en zettabytes o ZB (un ZB equivale aproximadamente a un millón de petabytes).

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Y debido a la creciente incorporación de sistemas de inteligencia artificial (IA), cada vez más potentes y en cada vez más ámbitos, tal y como explica Christian Pflaum, será cada más frecuente y necesario calcular los datos utilizando como unidad de medida el yottabyte o YB, que equivale a la astronómica cantidad de alrededor de 1,000 millones de petabytes.

Harán falta nuevos soportes tecnológicos para almacenar esas enormes cantidades de información, y también para preservarla y acceder a ella con la rapidez necesaria, según adelantan los especialistas.

Pflaum recalca que “en la próxima era de los yottabytes será fundamental disponer de un almacenamiento de datos sostenible, que acabe con la necesidad de migrar los datos y que, gracias a ello, reduzca la huella energética y el coste total de propiedad, para hacer frente al tsunami de datos que se avecina”.

La nueva tecnología que desarrolla Cerabyte, satisfará esta creciente necesidad de almacenamiento, al basarse en soportes cerámicos persistente capaces de guardar información digital durante periodos muy largos de tiempo sin consumir energía, con la cual los centros de datos podrán aumentar miles de veces su capacidad actual de almacenamiento, según adelanta la firma.

“El almacenamiento de datos convencional se basa sobre todo en dos tecnologías: discos duros (HDD), que funcionan mecánicamente con partes móviles, y el almacenamiento flash (SSD), que funciona electrónicamente sin componentes mecánicos”, explica a EFE Carmen Derlinchan, directora de Ingeniería de Sistemas EMEA para la región Sur, en Pure Storage.

“Mientras que los HDD utilizan materiales magnéticos y sistemas mecánicos para almacenar datos, los SSD emplean chips de memoria flash y sistemas electrónicos, ofreciendo ventajas en términos de velocidad, durabilidad y eficiencia energética”, resume Derlinchan.

DATOS ALMACENADOS EN CRISTAL CERÁMICO

El almacenamiento basado en cerámica utiliza tecnología que graba datos en láminas de cerámica sobre vidrio, las cuales retienen la información prácticamente de forma indefinida sin degradación, incluso en condiciones extremas, lo cual contrasta drásticamente con los materiales convencionales, como el aluminio, el hierro o el silicio de los HDD y SSD, según explica.

Añade que “esta tecnología permite la lectura y escritura paralela de millones de bits (unidad mínima de cantidad de información digital), lo que permite transferir datos en el rango de gigabytes por segundo (GB/s), y ofrece almacenamiento inmutable, porque una vez que los datos se escriben, no pueden ser alterados, lo cual es especialmente ventajoso para el archivado a largo plazo”.

La nueva tecnología escribe los datos a alta velocidad sobre la capa cerámica que reviste unas láminas de vidrio especiales, mediante un sistema que utiliza pulsos de rayos láser ultracortos en combinación con un dispositivo denominado ‘espejo digital’ o DMD, capaz de escribir hasta dos millones de bits por pulso.

La matriz de pulsos láser perfora agujeros en el revestimiento cerámico depositado en ambas caras de las láminas de vidrio plano ultrafino, trabajando a escala nanométrica, es decir efectuando agujeros que se miden en nanómetros.

Se trata de perforaciones solo visibles a través de un microscopio, ya que un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro (equivalente a la millonésima parte de un milímetro). Para hacerse una idea, un cabello humano promedio tiene aproximadamente 60,000 nanómetros de espesor.

Las láminas (sustratos) de vidrio revestidas de una “cerámica gris u oscura extremadamente duradera”, donde se han registrado los datos en forma de perforaciones nanométricas, miden 9 centímetros por 9 centímetros, y se apilan en cartuchos que admiten numerosas láminas y después se guardan dentro de una biblioteca robótica, según explican desde Cerabyte.

LECTURA EN BIBLIOTECA ROBÓTICA

Explican que, cuando se quiera acceder a la información almacenada en cerámica, la biblioteca robótica ubicará y recuperará el cartucho que aloja el sustrato que se quiere leer, retirará dicho sustrato del cartucho y lo colocará en la unidad de lectura.

Cerabyte informa que ya cuenta con un prototipo de laboratorio operativo, fabricado con materiales que ya se producen en grandes cantidades y utilizando componentes y piezas estándar disponibles comercialmente, y tecnología de herramientas semifabricadas, para validar la viabilidad del concepto.

Señalan que con el actual prototipo de esta tecnología, que estará disponible para pruebas remotas, se alcanzan velocidades de escritura/lectura de 100 MB/s, y una capacidad de almacenamiento de datos de 1 petabyte (PB) por ‘rack’ (estructura de medidas normalizadas que alberga equipamiento electrónico), las cuales aumentarán en los próximos años.

Los datos así registrados pueden leerse a alta velocidad, mediante un sistema de lectura que utiliza un elemento óptico similar al de un microscopio, así como una iluminación y un sensor de imagen ultrarrápidos, lo que permite velocidades de lectura de más de 1 GB/s, superiores a las de los discos duros actuales, puntualizan.

“Esta tecnología permitirá velocidades de escritura futuras veces más rápido en comparación con sistemas de almacenamiento actuales como la cinta LTO o la tecnología HDD”, según Cerabyte.

Esta firma calcula que para 2025, con la creación de estructuras más pequeñas en sustratos más delgados, se conseguirán densidades de almacenamiento de alrededor de 5 a 10 petabytes (PB) por cada ‘rack’, y velocidades de lectura/ escritura de datos de entre 500 megabyte (MB) y 1 gigabyte (GB) por segundo, con acceso robotizado a los datos en solo 30 segundos.

“Las pruebas de envejecimiento acelerado, efectuadas a este nuevo soporte de datos, exponiéndolo a temperaturas de entre -273 ºC y 500 ºC, indican que podrían almacenar datos durante milenios, sin que los datos se corrompen ni siquiera cuando se exponen a rayos electromagnéticos, UV o gamma”, concluyen.

DESTACADOS:

- Los actuales medios de almacenamiento digital no fueron diseñados para retener datos más allá de unos pocos años, o décadas en el mejor de los casos, según los especialistas.

- Los discos duros (HDD) basados en aluminio o vidrio y las memorias flash (SSD) hechas de silicio, deben reemplazarse con frecuencia y sus datos deben migrarse, aumentando los costos.

- Un nuevo soporte, que registra los datos en láminas de vidrio revestidas de cerámica con perforaciones decenas de miles de veces más pequeñas que un cabello, podría durar milenios.

Por Ricardo Segura EFE-Reportajes.

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