Meios de Armazenamento Ingeniosos – Como Cristais Podem Salvar a Humanidade

Evolução do Armazenamento de Dados

Registrar dados foi crucial para a fundação da civilização. De fato, a invenção de registros escritos definiu a separação entre os períodos pré‑histórico e histórico. Desde as primeiras tabuletas de argila cuneiformes e pergaminhos de papiro até os livros medievais e a imprensa, as melhorias nos métodos de escrita e na tecnologia foram transformadoras para as sociedades humanas.

Hoje, registramos e manipulamos mais dados do que nunca. Mas, paradoxalmente, nossos meios de armazenamento tornaram‑se cada vez mais frágeis. Por exemplo, agora estamos cientes de degradação de disco, ou CD rot, que é a deterioração da camada refletora de um disco compacto (CD). É provável que a maioria desses dispositivos de armazenamento, incluindo arquivos de museus, se tornem ilegíveis após apenas algumas décadas. O mesmo problema afeta outros métodos de armazenamento óptico como DVDs e Blu‑rays.

Fonte: Digital Scrapbooking Storage

Da mesma forma, os discos rígidos podem ser muito sensíveis a ondas eletromagnéticas, de modo que a maior parte dos dados do mundo poderia ser apagada por uma tempestade solar suficientemente forte ou um EMP.

Portanto, em comparação com manuscritos escritos em pergaminho, papiro ou argila, o conhecimento moderno durará apenas algumas décadas ou um século, ou está a uma catástrofe de destruição total.

Afortunadamente, pesquisadores estão explorando tecnologias para um armazenamento de dados muito mais durável. E, curiosamente, pode parecer muito semelhante ao tipo de cristal que vemos em naves alienígenas em séries de ficção científica.

Fonte: RPF

Durabilidade dos Cristais

A maioria dos materiais degrada‑se com o tempo, seja gravação avançada em wafers de silício ou papel/pele de animal. No entanto, o cristal mineral é um tipo de estrutura que permanece notavelmente estável por milênios, se não milhões de anos.

Isto ocorre porque os cristais são organizados e estruturados de forma muito rígida ao nível atômico. Isso significa que, para começar a quebrá‑los, é necessário romper as ligações ao nível atômico, em vez de apenas reduzir as ligações entre fibras grandes ou a carga eletromagnética de um átomo de silício.

Fonte: Britannica

Isto torna os cristais extremamente resistentes a danos causados por calor, microrganismos ou eletromagnetismo.

São essas propriedades que levaram Prof. Peter Kazansky da Universidade de Southampton a desenvolver o armazenamento de dados em cristal. Eles recentemente registraram a totalidade dos dados do genoma humano em um desses cristais.

Fonte: University of Southampton

E a longo prazo, isso pode se tornar uma forma de armazenar a soma total do conhecimento humano por quase a eternidade.

“A chave visual inscrita no cristal fornece ao descobridor o conhecimento de quais dados estão armazenados dentro e como eles poderiam ser usados.

Acima dos planos densos de dados contidos, a chave mostra os elementos universais (hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio); as quatro bases da molécula de DNA (adenina, citosina, guanina e timina) com sua estrutura molecular; sua colocação na estrutura de dupla hélice do DNA; e como os genes se posicionam em um cromossomo, que pode então ser inserido em uma célula.”

Cristais 5D

Eles fizeram isso aproveitando a natureza 3D dos cristais. Registram os dados no cristal usando lasers ultrarrápidos para inscrever precisamente os dados em vazios nanoestruturados dentro do cristal de sílica – com tamanhos de recurso tão pequenos quanto 20 nanômetros.

Fonte: ZME Science

Isso contrasta com a maioria dos registros de dados atualmente usados, que geralmente gravam dados em um plano 2D, seja papel, fita magnética ou wafer de silício.

Em vez disso, eles registram os dados em todas as profundidades do cristal (3D), além de adicionar outra camada de densidade de dados ao acrescentar às dimensões espaciais 3D duas dimensões ópticas.

Birefringência

Em teoria, o armazenamento de dados “simples” em 3D usando a posição espacial do vazio nanoscópico no cristal poderia ser suficiente. No entanto, exigiria cristais muito maiores ou limitaria o volume de dados que pode ser armazenado por cristal.

Portanto, os pesquisadores também aproveitam um fenômeno denominado “birefringência”. Isso significa que o material redireciona a luz de maneira diferente dependendo da polarização da luz. Isso nos permite multiplicar a densidade de armazenamento de dados em 8x.

Ao registrar dados com óptica de foco mais apertado e luz de comprimento de onda mais curto, é possível alcançar uma densificação espacial (3D) semelhante à dos discos Blu‑Ray, envolvendo um tamanho de poço de menos de 200 nm.

Combinado com a quarta e quinta dimensões fornecidas pela birefringência, que permitem que um único poço armazene oito bits (um byte) de informação em vez de um, seria possível alcançar uma capacidade sem precedentes de centenas de terabytes em um único disco de 12 cm de diâmetro.

5D Memory Crystal

Durabilidade Extrema

Não só isso seria tão denso em armazenamento de dados quanto os Blu‑rays, mas também seria muito mais durável. O cristal usado equivale ao quartzo fundido, um dos materiais mais quimicamente e termicamente duráveis da Terra.

Ele pode suportar extremos de frio e calor, bem como temperaturas de até 1000 °C. O cristal também pode suportar uma força de impacto direta de até 10 toneladas por cm² e não é alterado por exposição prolongada à radiação cósmica. Da mesma forma, não é afetado por correntes elétricas intensas.

Aplicações

Arquivos Permanentes

Embora ultra‑durável, tal sistema de armazenamento de dados não é regravável. Portanto, não devemos esperar que essa tecnologia faça parte dos nossos computadores tão cedo.

Também é provável que não seja tão rápido ou fácil de ler quanto discos ópticos, o que o torna um meio inadequado para dados que queremos consultar com frequência.

É, porém, o formato de armazenamento perfeito para arquivos que desejamos preservar inalterados por um período ultra‑longo. Assim, poderia ser um ótimo sistema para armazenar muitos tipos de informação que não mudam ao longo do tempo e são importantes o suficiente para justificar o esforço:

• Registros históricos e arqueológicos.
• Literatura, música e arte em geral.
• Conhecimento científico, desde a história da ciência até bancos de dados de matemática, química, física, biologia, etc.
• Dados financeiros, com esse armazenamento talvez ainda mais durável que redes blockchain descentralizadas.
• Programas de backup e outros dados centrais de sistemas de TI.

Seguro contra Catástrofes

O dado do genoma humano recentemente registrado no cristal 5D será armazenado nos arquivos Memory Of Mankind. Este é um cápsula do tempo especial dentro de uma caverna de sal enterrada a 2 km de profundidade em Hallstatt, Áustria.

A geologia da montanha permitirá que o arquivo MOM se feche completamente por um fenômeno natural: o sal “flui” a uma velocidade de 2 cm/ano para qualquer vazio. Isso protegerá o arquivo da maior ameaça; o próprio homem.

Seu objetivo é arquivar a memória humana, desde testemunhos e histórias coletadas por indivíduos até a documentação de tecnologia, bem como, por exemplo, as localizações de depósitos de resíduos nucleares ou tóxicos.

Anteriormente, o Memory Of Mankind dependia de cerâmica de alta tecnologia para armazenar texto e imagens permanentemente com o objetivo de ser legível em 1 milhão de anos. Também conterá uma ferramenta de decifração muito extensa para explicar nossa linguagem.

Um tablet de Microfilme Cerâmico (20×20 cm) pode conter até 5 milhões de caracteres, o que equivale a 5 × 400 páginas de livros. Um livro em Microfilme Cerâmico requer 1/200 do volume comparado à versão impressa.

Dados Genéticos de Espécies Extintas

Alguns dados também nunca podem ser restaurados quando perdidos. Isso é verdade não apenas para as conquistas humanas, mas também para o mundo natural.

Por exemplo, os dados genéticos de espécies extintas ou em perigo poderiam (deveriam) ser arquivados de forma tão duradoura.

Considerando a criação de uma bactéria sintética pela equipe do Dr. Craig Venter em 2010, e o esforço atual de ressuscitar mamutes, não é exagero imaginar que, em algumas décadas ou séculos, esforços sejam feitos para recriar do zero tais espécies extintas.

Exploração do Espaço Profundo

O Prof. Kazansky e sua equipe se inspiraram nas placas das sondas Pioneer que foram lançadas pela NASA em uma trajetória para levá‑las além dos limites do Sistema Solar.

Fonte: Space.com

O cristal 5D poderia ser usado de forma semelhante para transferir informações através das estrelas, com perda mínima ou nenhuma de dados. Isso já foi feito, embora mais como um truque de marketing, já que um cristal 5D contendo a trilogia Fundação de Asimov foi a bordo do Tesla Roadster enviado ao espaço em 2018.

Alguns pensadores imaginativos até consideram que isso poderia ser um caminho para a humanidade explorar as estrelas mesmo sem métodos de viagem rápida. Uma nave poderia ser enviada com os dados e máquinas necessárias para criar embriões humanos “do zero”, e dar à luz novos colonos em estrelas distantes.

Investindo em Armazenamento de Dados

Os cristais 5D são, por enquanto, uma tecnologia muito nova, também desenvolvida pela empresa privada 5D Memory Crystal / SPhotonics, derivada da Universidade de Southampton. No entanto, outras empresas estão explorando como tornar a tecnologia de armazenamento de dados muito mais resiliente que nossos métodos atuais.

Você pode investir em empresas de armazenamento de dados através de muitas corretoras, e pode encontrar aqui, em securities.io, nossas recomendações para as melhores corretoras nos EUA, Canadá, Austrália, Reino Unido, bem como em muitos outros países.

Se você não está interessado apenas em empresas de armazenamento de dados, também pode olhar para ETFs de tecnologia como ProShares Nanotechnology ETF (TINY), Global X Cloud Computing ETF (CLOU), ou Defiance Quantum ETF (QTUM) que proporcionarão uma exposição mais diversificada para capitalizar a importância dos dados e TI na economia moderna.

Empresas de Armazenamento de Dados

1. Twist Biosciences

A empresa especializa‑se em síntese de DNA, aproveitando métodos de miniaturização da indústria de semicondutores, economizando tempo e dinheiro para os pesquisadores.

Também está trabalhando na criação de armazenamento de dados baseado em DNA que poderia ser usado para proteger dados de forma independente dos sistemas eletrônicos. Portanto, talvez tecnologias avançadas de armazenamento de dados possam usar o próprio DNA, além dos cristais.

A miniaturização permite reduzir os volumes de reação em um fator de 1.000.000 enquanto aumenta o rendimento em um fator de 1.000, possibilitando a síntese de 9.600 genes em um único chip de silício em escala total.

Fonte: Twist Biosciences

Em janeiro de 2023, a empresa começou a enviar produtos de sua segunda instalação de fabricação recém‑inaugurada. A nova fábrica deve dobrar as capacidades de produção da Twist.

Com sua avançada capacidade de síntese de DNA e RNA, a Twist poderia rapidamente tornar‑se um grande fabricante de aptâmeros se o mercado de produtos anti‑coagulantes crescer.

Como produtora “neutra” focada em fornecer as melhores sequências de ácidos nucleicos ao melhor preço, poderia ser um parceiro de fabricação preferido para qualquer empresa farmacêutica que deseje comercializar ácidos nucleicos úteis, como armazenamento de dados ou aptâmeros anti‑coagulantes.

2. Pure Storage

É perfeitamente possível que um dia dependamos de armazenamento em DNA ou cristal 5D para salvaguardar dados críticos. Mas, até lá, é provável que nossa necessidade de armazenamento extra de dados continue sendo atendida pela solução usual baseada em silício.

A Pure Storage é líder no mercado de “Storage-as-a-Service” (STaaS). Está crescendo rapidamente (18 % ao ano) com já mais de 12.500 clientes globais (up from 9.000+ in 2022), incluindo Meta, Comcast, Domino’s Pizza e NASA.

Fonte: Pure Storage

A Pure Storage também está apoiando muitos projetos de IA da SiriusXM, AutoNation, Health Genome Center 2030, Crater Labs, etc.

A principal vantagem da empresa baseia‑se em sua tecnologia FlashArray e FlashBlade, que supera os discos rígidos ao armazenar os dados em unidades de memória flash.

Seus sistemas consomem de 2 a 5 vezes menos energia e espaço que os sistemas de discos rígidos existentes e são 10 vezes mais confiáveis.

Fonte: Pure Storage

Como 1‑2 % do consumo global de energia provém de data centers, reduzir em 80 % o consumo de energia relacionado ao armazenamento pode ter um impacto massivo.

A Pure Storage começou principalmente como fabricante de hardware, mas evoluiu lentamente para um provedor de serviços em nuvem com ofertas turnkey completas.

A Pure Storage provavelmente se beneficiará nos próximos anos com a ascensão da IA combinada com a necessidade de reduzir o consumo de energia da indústria de TI, como ilustrado, por exemplo, pelo recente acordo da Microsoft para reiniciar a usina nuclear Three Mile Island.