Nanotecnología
Medios de Almacenamiento Ingeniosos – Cómo los Cristales Pueden Salvar a la Humanidad
Almacenamiento de Datos en Evolución
Registrar datos fue crucial para el surgimiento de la civilización. De hecho, la invención de los registros escritos definió la separación entre los períodos prehistórico e histórico. Desde las primeras tabletas de arcilla cuneiformes y los rollos de papiro hasta los libros medievales y la imprenta, las mejoras en los métodos y la tecnología de escritura han sido transformadoras para las sociedades humanas.
Hoy, registramos y manejamos más datos que nunca. Pero paradójicamente, nuestros medios de almacenamiento se han vuelto cada vez más frágiles. Por ejemplo, ahora somos conscientes de degradación de discos, o CD rot, que es la degradación de la capa reflectante de un disco compacto (CD). Es probable que la mayoría de estos dispositivos de almacenamiento, incluidos los archivos de museos, sean ilegibles después de apenas unas décadas. El mismo problema afecta a otros métodos de almacenamiento óptico como los DVD y los Blu‑ray.
Fuente: Digital Scrapbooking Storage
De manera similar, los discos duros pueden ser muy sensibles a las ondas electromagnéticas, por lo que la mayor parte de los datos del mundo podrían ser borrados por una tormenta solar o un EMP lo suficientemente fuerte.
En conjunto, comparado con los manuscritos escritos en pergamino, papiro o arcilla, el conocimiento moderno solo durará unas pocas décadas o un siglo, o está a una catástrofe de su total destrucción.
Afortunadamente, los investigadores están explorando tecnologías para un almacenamiento de datos mucho más duradero. Y curiosamente, podría parecerse mucho al tipo de cristal que vemos en naves alienígenas en series de ciencia ficción.
Fuente: RPF
Durabilidad de los Cristales
La mayoría de los materiales se degradan con el tiempo, ya sea grabado avanzado en obleas de silicio o papel/pieles de animal. Sin embargo, el cristal mineral es un tipo de estructura que permanece notablemente estable durante milenios, e incluso millones de años.
Esto se debe a que los cristales están organizados y estructurados de manera muy rígida a nivel atómico. Esto significa que, para comenzar a romperlos, es necesario romperlos a nivel atómico en lugar de simplemente reducir los enlaces entre fibras grandes o la carga electromagnética de un átomo de silicio.
Fuente: Britannica
Esto hace que los cristales sean extremadamente resistentes al daño por calor, microorganismos o electromagnetismo.
Son estas propiedades las que hicieron que el Prof. Peter Kazansky de la Universidad de Southampton desarrollara el almacenamiento de datos en cristal. Recientemente registraron la totalidad de los datos del genoma humano en un cristal de este tipo.
Fuente: University of Southampton
Y a largo plazo, podría convertirse en una forma de almacenar la suma total del conocimiento humano durante casi la eternidad.
“La llave visual inscrita en el cristal le brinda al descubridor el conocimiento de qué datos están almacenados en su interior y cómo podrían usarse.
Sobre los densos planos de datos contenidos, la llave muestra los elementos universales (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno); las cuatro bases de la molécula de ADN (adenina, citosina, guanina y timina) con su estructura molecular; su ubicación en la estructura de doble hélice del ADN; y cómo los genes se posicionan en un cromosoma, que luego puede insertarse en una célula.”
Cristales 5D
Lo lograron aprovechando la naturaleza 3D de los cristales. Registran los datos en el cristal usando láseres ultrarrápidos para inscribir con precisión los datos en vacíos nanoestructurados dentro del cristal de sílice, con tamaños de característica de tan solo 20 nanómetros.
Fuente: ZME Science
Esto contrasta con la mayoría de los métodos de registro de datos actualmente utilizados, que mayormente registran datos en un plano 2D, ya sea papel, cinta magnética o oblea de silicio.
En su lugar, registran los datos en todas las profundidades del cristal (3D), además de añadir otra capa de densidad de datos al agregar a la dimensión espacial 3D 2 dimensiones ópticas.
Birrefringencia
En teoría, el almacenamiento de datos 3D “simple” usando la posición espacial del vacío nanoscópico en el cristal podría ser suficiente. Sin embargo, requeriría cristales mucho más grandes o limitaría el volumen de datos que puede almacenarse por cristal.
Por lo tanto, los investigadores también aprovechan un fenómeno llamado “birrefringencia”. Significa que el material redirige la luz de manera diferente según la polarización de la luz. Esto nos permite multiplicar la densidad de almacenamiento de datos 8 veces.
Al registrar datos con ópticas de enfoque más estrecho y luz de longitud de onda más corta, es posible lograr una densificación espacial (3D) similar a la de los discos Blu‑Ray, con un tamaño de pozo de menos de 200 nm.
Combinado con la cuarta y quinta dimensiones proporcionadas por la birrefringencia, que permiten que un solo pozo almacene ocho bits (un byte) de información en lugar de uno, sería posible alcanzar una capacidad sin precedentes de cientos de terabytes en un solo disco de 12 cm de diámetro.
Durabilidad Extrema
No solo esto sería tan denso en almacenamiento de datos como los Blu‑ray, sino que también sería mucho más duradero. El cristal utilizado es equivalente al cuarzo fundido, uno de los materiales más químicamente y térmicamente duraderos en la Tierra.
Puede soportar los extremos altos y bajos de congelación, fuego y temperaturas de hasta 1000 °C. El cristal también puede resistir una fuerza de impacto directa de hasta 10 toneladas por cm² y no se altera con una exposición prolongada a la radiación cósmica. De manera similar, no se ve afectado por corrientes eléctricas intensas.
Aplicaciones
Archivos Permanentes
Aunque es ultra‑duradero, dicho sistema de almacenamiento de datos no es reescribible. Por lo tanto, no deberíamos esperar que este tipo de tecnología forme parte de nuestras computadoras pronto.
También es probable que no sea tan rápido o fácil de leer como los discos ópticos, por lo que resulta un medio pobre para datos que deseamos consultar con frecuencia.
Sin embargo, es el formato de almacenamiento perfecto para archivos que queremos preservar sin cambios durante un período de tiempo ultra‑largo. Por lo tanto, podría ser un gran sistema para almacenar muchos tipos de información que no cambian con el tiempo y son lo suficientemente importantes como para justificar el esfuerzo:
- Registros históricos y arqueológicos.
- Literatura, música y arte en general.
- Conocimiento científico, desde la historia de la ciencia hasta bases de datos de matemáticas, química, física, biología conocidas, etc.
- Datos financieros, con este tipo de almacenamiento quizás incluso más duradero que las redes blockchain descentralizadas.
- Programas de respaldo y otros datos esenciales de sistemas de TI.
Seguro contra Catástrofes
Los datos del genoma humano recientemente registrados en el cristal 5D se almacenarán en los archivos Memory Of Mankind. Esta es una cápsula del tiempo especial dentro de una cueva de sal enterrada a 2 km de profundidad en Hallstatt, Austria.
La geología de la montaña permitirá que el archivo MOM se cierre completamente mediante un fenómeno natural: la sal “fluye” a una velocidad de 2 cm/año hacia cualquier vacío. Esto protegerá el archivo de la mayor amenaza; el propio hombre.
Su objetivo es archivar la memoria humana, desde testimonios e historias recopiladas por individuos hasta la documentación de la tecnología, así como, por ejemplo, las ubicaciones de repositorios de desechos nucleares o tóxicos.
Anteriormente, Memory Of Mankind dependía de cerámica de alta tecnología para almacenar texto e imágenes de forma permanente con el objetivo de ser legible en 1 millón de años. También contendrá una herramienta de descifrado muy extensa para explicar nuestro idioma.
Una tableta de microfilme cerámico (20×20 cm) puede contener hasta 5 millones de caracteres, lo que equivale a 5 × 400 libros de páginas. Un libro en microfilme cerámico requiere 1/200 del volumen comparado con la versión impresa.
Datos Genéticos de Especies Extintas
Algunos datos también pueden nunca ser recuperados una vez perdidos. Esto es cierto no solo para los logros humanos sino también para el mundo natural.
Por ejemplo, los datos genéticos de especies extintas o en peligro podrían (¿deberían?) archivarse de una manera tan duradera.
Considerando la creación de una bacteria sintética por el equipo del Dr. Craig Venter en 2010, y el esfuerzo actual para resucitar mamuts, no es descabellado imaginar que en unas décadas o siglos se realicen esfuerzos para recrear desde cero esas especies extintas.
Exploración del Espacio Profundo
El Prof. Kazansky y su equipo se inspiraron en las placas de las naves Pioneer que fueron lanzadas por la NASA con la intención de llevarlas más allá de los límites del Sistema Solar.
Fuente: Space.com
El cristal 5D podría usarse de manera similar para transferir información a través de las estrellas, con mínima o ninguna pérdida de datos. Esto ya se hizo, aunque más como una estrategia de marketing, ya que un cristal 5D que contenía la trilogía de ciencia ficción Fundación de Asimov estuvo a bordo del Tesla Roadster enviado al espacio en 2018.
Algunos pensadores imaginativos incluso consideran que esto podría ser una forma para que la humanidad explore las estrellas sin necesidad de métodos de viaje rápido. Una nave podría enviarse con los datos y máquinas necesarias para crear embriones humanos “desde cero”, y dar a luz a nuevos colonos en estrellas muy lejanas.
Invertir en Almacenamiento de Datos
Los cristales 5D son, por ahora, una tecnología muy nueva, también desarrollada por la empresa privada 5D Memory Crystal / SPhotonics, derivada de la Universidad de Southampton. Sin embargo, otras compañías están explorando cómo hacer que la tecnología de almacenamiento de datos sea mucho más resistente que nuestros métodos actuales.
Puedes invertir en compañías de almacenamiento de datos a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, puedes encontrar nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como en muchos otros países.
Si no te interesan únicamente las compañías de almacenamiento de datos, también puedes explorar ETFs tecnológicos como ProShares Nanotechnology ETF (TINY), Global X Cloud Computing ETF (CLOU), o Defiance Quantum ETF (QTUM) que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar la importancia de los datos y la TI en la economía moderna.
Compañías de Almacenamiento de Datos
1. Twist Biosciences
(TWST )
La empresa se especializa en la síntesis de ADN, aprovechando métodos de miniaturización de la industria de semiconductores, ahorrando tiempo y dinero a los investigadores.
También está trabajando en crear almacenamiento de datos basado en ADN que podría usarse para proteger datos independientemente de los sistemas electrónicos. Así que quizás las tecnologías avanzadas de almacenamiento de datos podrían usar el propio ADN, además de los cristales.
Esta miniaturización nos permite reducir los volúmenes de reacción en un factor de 1 000 000 mientras aumentamos el rendimiento en un factor de 1 000, lo que permite la síntesis de 9 600 genes en un solo chip de silicio a plena escala.
Fuente: Twist Biosciences
En enero de 2023, la empresa comenzó a enviar productos desde su segunda instalación de fabricación recién lanzada. La nueva fábrica debería duplicar las capacidades de producción de Twist.
Con su capacidad avanzada de síntesis de ADN y ARN, Twist podría convertirse rápidamente en un importante fabricante de aptámeros si el mercado de productos anti‑coagulantes crece.
Como productor “neutral” centrado en ofrecer las mejores secuencias de ácidos nucleicos al mejor precio, podría ser el socio de fabricación preferido para cualquier compañía farmacéutica que busque comercializar ácidos nucleicos útiles, como el almacenamiento de datos o aptámeros anti‑coagulantes.
2. Pure Storage
(PSTG )
Es totalmente posible que algún día dependamos del almacenamiento de ADN o cristal 5D para salvaguardar datos críticos. Pero hasta entonces, es probable que nuestra necesidad de almacenamiento adicional de datos se cubra mediante la solución habitual basada en silicio.
Pure Storage es un líder en el mercado de “Almacenamiento como Servicio” (STaaS). Está creciendo rápidamente (18 % interanual) con más de 12 500 clientes globales (en comparación con más de 9 000 en 2022), incluidos Meta, Comcast, Domino’s Pizza y NASA.
Fuente: Pure Storage
Pure Storage también está apoyando muchos proyectos de IA de SiriusXM, AutoNation, Health Genome Center 2030, Crater Labs, etc.
La ventaja clave de la empresa se basa en su tecnología FlashArray y FlashBlade, que supera a los discos duros al almacenar los datos en unidades de memoria flash.
Sus sistemas consumen entre 2 y 5 veces menos energía y espacio que los sistemas de discos duros existentes y son 10 veces más fiables.
Fuente: Pure Storage
Dado que entre el 1 % y el 2 % del consumo energético global proviene de los centros de datos, reducir en un 80 % el consumo de energía relacionado con el almacenamiento puede tener un impacto masivo.
Pure Storage comenzó principalmente como fabricante de hardware, pero ha evolucionado lentamente hasta convertirse en un proveedor de servicios en la nube con ofertas llave en mano completas.
Pure Storage probablemente se beneficiará en los próximos años del auge de la IA combinado con la necesidad de reducir el consumo energético de la industria de TI, como se ilustra, por ejemplo, con el reciente acuerdo de Microsoft para reiniciar la planta nuclear de Three Mile Island.
