El glass storage, también conocido como almacenamiento 5D, es una de esas tecnologías que aún están lejos de ser populares, pero que ya indican un futuro casi utópico. No es casualidad que Microsoft haya estado invirtiendo esfuerzos (y muchos dólares) en el Project Silica, con la promesa de desarrollar la solución para una densidad de almacenamiento extremadamente alta y una durabilidad de decenas a cientos de miles de años.

Basado en la grabación mediante láser en discos de vidrio nanostructurado, el almacenamiento 5D ofrece un nivel muy elevado de compresión. Su nombre se explica por el hecho de que contiene datos almacenados en cinco dimensiones: las posiciones tridimensionales (x, y, z) y otras dos propiedades ópticas: la intensidad y la polarización de la luz.

Pulsos de láser ultrarrápidos (femtosegundos) graban datos formando nanoestructuras internas en los discos de vidrio compuestos de materiales con alta resistencia térmica y estabilidad química, como el cuarzo.

En 2013, la Universidad de Southampton demostró un sistema de almacenamiento en vidrio con capacidad de 300 KB y, desde entonces, propuso la posibilidad de discos que alcanzarían hasta 360 TB, con una durabilidad estimada en miles de millones de años; Microsoft, por su parte, ya ha confirmado versiones de 4 TB y 7 TB, destacando el potencial de esta tecnología para el almacenamiento duradero y viable de datos en el futuro.

Además, su durabilidad extrema garantiza la preservación de la información durante un período hoy inimaginable, incluso bajo condiciones extremas, como temperaturas de 1.000 °C.

Hasta hoy, el desarrollo de esta tecnología está concentrado en pocas iniciativas, como resume Reges Hengen, investigador del Departamento de Informática de la Universidad de Beira Interior en Covilhã, Portugal, autor de un estudio sobre el tema:

“Microsoft otorga gran importancia al desarrollo de esta tecnología y considera el almacenamiento 5D como el protagonista de una nueva era de datos. Por el momento, trabajan en el contexto del almacenamiento de datos históricos, con enfoque en empresas, cuestiones científicas y gobiernos. De manera práctica, Microsoft hizo una alianza con Warner Bros. para grabar la película Superman de 1978 en un disco de vidrio. También hay información sobre la empresa Hitachi, que también desarrolló un método de grabación a láser en discos de vidrio. Existen iniciativas en universidades como Harvard y, especialmente, en la Universidad de Southampton, con el proyecto denominado ‘Eternal 5D Optical Storage’”, comenta Reges a DCD.

Esta novedad surgió hace más de una década, cuando investigadores de la Universidad de Southampton descubrieron una propiedad hasta entonces desconocida del vidrio. Se dieron cuenta de que el uso de pulsos de femtosegundos podía dejar deformaciones precisas, y el cambio en la polarización del láser alteraba la orientación de estas marcas, que luego podían ser “leídas” por un microscopio, interpretando las “cicatrices” en el vidrio como datos.

Microsoft hizo una alianza con la universidad inglesa para la primera iteración de lo que sería conocido como el Project Silica, pero desde entonces siguió adelante por su cuenta y se convirtió en la gran responsable del desarrollo de esta tecnología.

“Podrías sumergirlo en agua hirviendo o meterlo en un horno, podrías incluso raspar su superficie, y seguiría siendo capaz de mantener los datos intactos”, cuenta Ant Rowstron, miembro del grupo de investigadores del Project Silica, en un video impresionante divulgado por Microsoft en 2023.

El sistema está dividido en cuatro áreas. La primera etapa ocurre en el Write Lab, donde los datos son introducidos en el vidrio con láseres de pulso corto. Estos se codifican en los llamados voxeles, que son como píxeles tridimensionales.

La fase siguiente se realiza en el Read Lab, donde los datos grabados en el vidrio se leen mediante microscopios controlados por computadoras de alta velocidad y precisión.

La tercera etapa implica el Decode Lab, el laboratorio donde se procesan las informaciones grabadas en el vidrio para decodificar los símbolos.

La cuarta fase ocurre en el Library Lab, la ‘biblioteca’ que recibe el vidrio después de haber sido grabado, leído y decodificado. Cuando se solicita un dato, se activa un robot para buscar la pieza de vidrio que contiene la información y llevarla a un lector.

“No hay electricidad en las unidades de almacenamiento, lo que hace que este proceso sea una forma mucho más sostenible de guardar los datos del futuro”, afirma David Sweeney, miembro del proyecto, en la publicación de Microsoft.

El uso del vidrio como material base reduce la dependencia de recursos no renovables y el impacto ambiental en comparación con los dispositivos tradicionales. Esta tecnología no depende de mantenimiento continuo, energía para refrigeración ni reemplazos frecuentes, “contribuyendo a la sostenibilidad de los centros de datos, que actualmente representan una parte significativa del consumo global de energía”, como afirma el estudio realizado por Reges Hengen y Rene Jerez.

La investigación también destaca que los materiales utilizados en la fabricación de los discos, como el cuarzo, son más abundantes y tienen menor impacto ambiental que los metales raros empleados en HDDs y SSDs.

“El gran desafío de esta tecnología para llegar al campo empresarial, o incluso a los consumidores domésticos, es la compresión y descompresión de los datos. La latencia de extracción y grabación hace que la tecnología, en su etapa actual, aún no sea competitiva con las tecnologías ya consolidadas”, afirma Reges Hengen.

Los investigadores de la Universidad de Beira Interior mencionan que “el proceso de grabación y lectura, aunque extremadamente preciso, es relativamente lento, lo que limita su aplicación en escenarios que requieren un acceso rápido a los datos”. También destacan el costo inicial de la tecnología, que aún es elevado debido a la necesidad de contar con láseres ultrarrápidos y equipos ópticos especializados. Otra barrera es la falta de estandarización industrial, lo que podría dificultar la adopción a gran escala.

A pesar de los desafíos para la adopción masiva de esta tecnología, se espera que su desarrollo redefina los límites del almacenamiento, justificando los esfuerzos de Microsoft, que se encuentra en las etapas iniciales de considerar el lanzamiento del producto a través de su nube Azure.