Como manter os dados digitais seguros para as prximas geraes?

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 24/04/2024

Armazenamento de dados a longo prazo

Com a nossa civilizao dependendo cada vez mais dos dados digitais, est crescendo a preocupao sobre como garantir o arquivamento seguro de dados a longo prazo, muito alm das capacidades dos dispositivos tradicionais de armazenamento de dados, como discos rgidos, discos pticos e das ainda recordistas fitas magnticas.

Uma equipe de pesquisa internacional est propondo agora um novo conceito de armazenamento de dados de longo prazo baseado em defeitos em escala atmica em um material slido. Esses “defeitos” – que so os bits – so criados e “ativados” por um feixe de ons, proporcionando alta resoluo espacial, velocidade de gravao muito rpida e baixo consumo de energia.

Atualmente, as memrias magnticas so a principal escolha quando se trata de solues de armazenamento de dados que visam grandes capacidades. As leis da fsica estabelecem limites para as densidades de armazenamento alcanveis nessas tecnologias, e as tentativas de superar esses desafios tm tropeado em um aumento desproporcional no consumo de energia.

Da mesma forma, o desempenho dos discos pticos tambm tropea nas leis da fsica. Devido ao limite de difrao, o menor bit de gravao tem tamanho restrito: Ele no pode ser menor do que metade do comprimento de onda da luz, estabelecendo o limite da capacidade mxima de armazenamento.

Logo, alguma coisa precisa ser feita.

“O tempo limitado de armazenamento dos meios de armazenamento atuais exige a migrao de dados dentro de alguns anos para evitar qualquer perda de dados. Alm de ficarmos presos em procedimentos perptuos de migrao de dados, isso aumenta substancialmente o consumo de energia, porque uma quantidade significativa de energia consumida no processo,”, disse o professor Georgy Astakhov, do Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf (HZDR), na Alemanha.

A gravao dos dados multidimensional, ou 4D.
[Imagem: M. Hollenbach et al. – 10.1002/adfm.202313413]

Armazenamento multidimensional

A sada proposta pela equipe essencialmente uma gravao ptica multidimensional, migrando para bits em escala atmica no interior de um material slido, fugindo dos componentes ultraminiaturizados, bits magnticos e tecnologias mecnicas, que se desgastam rapidamente.

A proposta comear pelo carbeto de silcio, um material semicondutor bem conhecido que apresenta defeitos em escala atmica, especialmente a ausncia de tomos de silcio em pontos da rede cristalina. E esses defeitos podem ser usados como bits, sendo facilmente criados e ajustados por um feixe focado de prtons ou ons de hlio, proporcionando alta resoluo espacial, rpida velocidade de gravao e baixa energia para armazenar cada bit.

“O limite de difrao da densidade de armazenamento inerente mdia ptica tambm se aplica ao nosso caso. Ns o superamos com esquemas de codificao 4D. Aqui, as trs dimenses espaciais e uma quarta dimenso adicional de intensidade so criadas controlando a posio lateral e a profundidade, bem como o nmero de defeitos.

“Ns ento lemos opticamente os dados armazenados por meio de fotoluminescncia provocada por excitao ptica. Alm disso, a densidade de armazenamento por rea pode ser significativamente melhorada usando excitao por feixe de eltrons focalizada, causando catodoluminescncia observvel,” descreveu Astakhov.

Riscos e vantagens

Como estamos falando em armazenar informaes cruciais para a humanidade, todos os riscos devem ser considerados. E, claro, h o risco de que os bits no material slido sejam danificados por condies ambientais em que o meio guardado.

Esta foi uma das razes da escolha do carbeto de silcio. “A desativao desses defeitos dependente da temperatura sugere um tempo de reteno mnimo ao longo de algumas geraes em condies ambientais,” disse Astakhov.

E h mais. Usando laser infravermelho prximo e tcnicas de codificao e armazenamento de dados multicamadas pode-se empilhar at dez camadas de carbeto de silcio umas sobre as outras, alcanando uma densidade de armazenamento por rea equivalente dos discos Blu-ray.

E, mudando para excitao por feixe de eltrons – em vez de excitao ptica – para a leitura dos dados, o limite alcanvel desta maneira corresponde densidade de armazenamento recordista apresentada por um prottipo avanado de fita magntica, que, no entanto, s dura cerca de sculo.

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