[테크토크]Vida útil: 10.000 anos, sem necessidade de eletricidade. Um pedaço de vidro do filme de 1750

O disco rígido é feito de vidro
Desenvolvido pela equipe de pesquisa de elite da MS
Os dados são gravados e armazenados pela luz

Em outubro passado, a grande empresa de tecnologia americana Microsoft (MS) publicou um artigo de pesquisa muito incomum. Tratava-se da tecnologia de armazenamento de dados computacionais em vidro de quartzo (vidro de alta pureza e sem impurezas). Muito simplesmente, é um disco rígido feito de vidro.

Este projeto de pesquisa é denominado “Projeto Sílica”. A estrutura retangular de vidro que o pesquisador segura na imagem contém 7 terabytes de dados. Tem capacidade de 4 GB, o suficiente para 1.750 filmes. Se este projeto for comercializado, poderá mudar toda a indústria de armazenamento de dados (warehousing).

O “Disco Rígido de Vidro” foi desenvolvido pela equipe de pesquisa de elite da MS

A MS é mais conhecida por seu software Office, pelo sistema operacional (SO) Windows e pela nuvem Azure, mas na verdade é uma empresa que investe muito em ciência e tecnologia avançadas. Doze anos atrás, estabelecemos uma futura divisão de pesquisa tecnológica chamada “MS Research Group” e economizamos quantias astronômicas de dinheiro para pesquisa todos os anos.

MS Research é um pequeno grupo de pesquisa de elite composto por cerca de 650 cientistas e engenheiros, 210 dos quais trabalham em um centro de pesquisa próximo à Universidade de Cambridge, na Inglaterra. O projeto em que trabalham há quase cinco anos é o Silica, um sistema de armazenamento de dados baseado em vidro.

Simplificando, os dados são fisicamente gravados e gravados dentro de um pedaço de vidro usando luz. [이미지출처=MS 유튜브]

O funcionamento do Projeto Sílica é um pouco complicado. O sistema de armazenamento de dados mais utilizado atualmente é um sistema baseado em semicondutores. No entanto, a sílica armazena dados como “leves”.

Primeiro, um laser de femtosegundo (um dispositivo científico de laser que dispara pulsos poderosos por um período muito curto de tempo) é disparado contra a sílica. A parte onde o laser entra em contato muda ligeiramente de natureza, criando um padrão semelhante a uma grade 3D, chamado voxel. A sílica armazena dados convertendo dados de computador em voxels e gravando-os firmemente no vidro. A capacidade que cabe dentro de uma única peça de vidro de sílica é de até 7 TB.

Então, o que fazer quando você precisar recuperar os dados salvos? Naquela época, usei um microscópio. Um microscópio conectado a um computador lê padrões de voxel ultrafinos e os decodifica em dados. Através desta série de processos, a sílica atua de forma semelhante a um disco rígido (HDD) ou unidade de estado sólido (SSD).

Não usa eletricidade e tem 10.000 anos

Então, por que a MS criou um sistema de armazenamento de dados tão complexo? Isto se deve às limitações inerentes dos discos rígidos. Atualmente, as unidades SSD são usadas principalmente em computadores em geral, mas os discos rígidos ainda são usados ​​principalmente em data centers que precisam armazenar grandes quantidades de dados. Os principais clientes incluem a Microsoft, que opera seus negócios Azure, e a Amazon Web Services (AWS).

Ao contrário dos computadores domésticos, que dependem principalmente de unidades de estado sólido (SSDs), os discos rígidos ainda são usados ​​em data centers. [이미지출처=아마존 홈페이지 캡처]

O problema é que a vida útil dos discos rígidos não é muito longa. Os discos rígidos geralmente começam a ficar instáveis ​​após 3 a 5 anos de uso e, nos piores casos, quebram e perdem todos os dados contidos neles. Aqueles de vocês que usaram computadores com discos rígidos no passado podem ter tido a experiência de ter que executar um programa de formatação ou comprar um novo devido a um disco rígido danificado.

As limitações de vida útil dos discos rígidos não foram completamente superadas. Quando usamos soluções de armazenamento como o Google Drive, tendemos a pensar que os dados armazenados são “seguros”, mas, na realidade, os operadores de data centers travam uma batalha feroz contra o tempo todos os dias. Antes que seu disco rígido seja danificado, você precisa fazer backup dos dados do cliente e movê-los para um novo produto. Por esse motivo, os data centers estão adotando cada vez mais sistemas de armazenamento baseados em fita, mais antigos e mais poderosos, que são muito mais lentos que os discos rígidos.

O centro de armazenamento de dados é feito de sílica. Cada pedaço de vidro exposto na prateleira armazena 8 terabytes. [이미지출처=MS]

Por outro lado, estima-se que uma única peça de vidro de sílica tenha cerca de 10.000 anos. Isso significa que, uma vez salvos, os dados podem ser usados ​​quase permanentemente. Além disso, ao contrário de outros chips de computador baseados em semicondutores, o projeto da sílica não consome energia alguma. O sistema de armazenamento de sílica recentemente revelado pela Microsoft mostra que nenhuma parte do sistema usa eletricidade, exceto o robô “selecionador”, que retira os pedaços de vidro necessários e os move para um microscópio para decodificação. Isto significa que a carga operacional do data center pode ser reduzida e isso também é bom para o meio ambiente.

O potencial para uma mudança sísmica na indústria de memória para data centers

É claro que o projeto da sílica ainda não atingiu a fase de plena comercialização. O problema era que o processo de leitura dos padrões de voxel gravados em luz nos dados do computador era muito complexo e demorado. No entanto, os pesquisadores da MS Research conseguiram recentemente aumentar a velocidade de leitura dos dados de sílica para 30 Mbps usando inteligência artificial (IA). Ainda não atingimos a velocidade média do disco rígido, mas pelo menos fizemos um progresso significativo.

A Microsoft afirma que planeja incluir o sistema de armazenamento Silica em seus serviços Azure nos próximos 3 a 5 anos. Mesmo que as velocidades de gravação/leitura de dados da Silica se aproximem do nível dos discos rígidos comerciais, isso provocará uma mudança sísmica na indústria de memória de computador. Um disco rígido barato que possa armazenar dados quase permanentemente é o sonho de toda empresa de TI.

Repórter Lim Joo-hyung skepped@asiae.co.kr