Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

julio 05, 2006

La memoria informática

La sobrecarga de información impone nuevas demandas sobre las máquinas que nos sirven y, sobre todo, su capacidad de almacenamiento de datos.

Uno de los primeros, enormes discos duros.
(Foto GFDL de Appaloosa, vía Wikimedia Commons)
Un cálculo sencillo en 1988 hacía creer que un disco duro de 20 megabytes bastaría para guardar toda la producción de un novelista en toda su vida, pues más de 20 millones de caracteres o letras (bytes) bastan para guardar unas 20 novelas de tamaño medio. Pero los discos duros de 20 MB duraron poco, y fueron siendo sustituidos de manera acelerada por dispositivos de almacenamiento de más y más capacidad. Así, hoy, un CD ofrece 700 MB de almacenamiento y un DVD 4.600 MB (o 4,6 gigabytes, donde el prefijo "giga" significa "miles de millones"), mientras que los discos duros de 200 o 300 GB son comunes y ya se empieza a habar a nivel doméstico de "terabytes" o billones de bytes (un uno seguido de doce ceros).

Sin embargo, estas cifras son absolutamente triviales comparadas con las necesidades de almacenamiento de grandes empresas, gobiernos y organizaciones internacionales que gestionan enormes bases de datos, para los que no es nada esotérico tratar con petabytes (mil billones) y mucho más. La "digitalización de la realidad" no se limitó, como podía suponerse en 1988, a la información textual, a letras y palabras, sino que abarca todos los espacios imaginables, en complejas disposiciones de bases de datos que requieren de complejos programas para poder encontrar la información deseada rápidamente. En el área de la imagen, por ejemplo, una cámara fotográfica digital profesional común hoy produce archivos que al procesarse para su impresión ocupan más de 20 megabytes cada uno, es decir, una fotografía de resolución normal ocupa el espacio de una novela, y un fotógrafo profesional puede generar algunos miles de fotografías al año. Y sin embargo hay otras actividades en las que se necesita muchísimo más espacio de almacenamiento, como la animación en 3 dimensiones y los efectos para el cine.

Esta "digitalización de la realidad" está además dejando atrás a gran velocidad al gran medio de almacenamiento de datos antiguo: el papel. Cada vez más, sobre todo en el mundo desarrollado, muchos datos, expedientes, informes, proyectos, certificados, registros y documentos varios ya no tienen existencia "física", sino que existen solamente en el mundo virtual informático que, por ello mismo, necesita grandes capacidades de almacenamiento en espacios pequeños, poco costosos y razonablemente seguros por cuanto a que no se perderán y perdurarán en el tiempo al menos tanto como el tremendamente resistente papel al que están sustituyendo.

El almacenamiento digital masivo se realiza actualmente por dos medios: grabando los "1" y "0" del lenguaje binario en un sustrato de óxido magnético (cintas, discos duros y disketes) o bien creando con un láser pequeñas depresiones o "pits" en una superficie reflejante tintada (CD y DVD). Ambos sistemas llegarán en un momento dado a un límite físico en cuanto a su capacidad de almacenar cada vez más datos en cada vez menos espacio de manera fiable y perdurable.

De hecho, el DVD de doble capa representó el límite máximo de capacidad de almacenamiento de datos en un disco reflejante tintado con el sistema de láser rojo existente que empezó a comercializarse en 1982. Simplemente es imposible que ese láser grabe los datos más apretadamente en un disco. Por ello, en estas semanas se ha dado el lanzamiento de la nueva tecnología "Blu-Ray" de discos del tamaño de un CD o DVD pero que son escritos y leídos por un nuevo láser de color azul violeta ("blu-ray" es una forma de decir "rayo azul"). El láser rojo usado actualmente tiene una longitud de onda de 650 nanómetros o milmillonésimas de metro, mientras que el láser azul violeta tiene una longitud de onda de 405 nanómetros, lo que le permite grabar y leer 25 gigabytes en el espacio en el que hoy caben apenas 5 ó 10 (en el DVD de doble capa). Dicho de otro modo, en un solo disco del tamaño de un DVD se podría tener el equivalente a 25 mil libros, una biblioteca sin duda impresionante.

Pero es en la creación de nuevos sistemas de almacenamiento de datos que vayan más allá de los medios magnéticos y ópticos donde abundan las ideas y las posibilidades de las revoluciones de almacenamiento que vienen. Por ejemplo, en las universidades de Drexell, Pensilvania y Harvard se está trabajando actualmente en nanoalambres de una cienmilésima del grosor de un cabello humano suspendidos en agua que pueden contener casi 13 millones de gigabytes (13 petabytes) en un solo centímetro cuadrado por medios ferroeléctricos que no tienen la fragilidad de los magnéticos. Por su parte, IBM, la empresa donde se inventó el disco duro en 1955, se está trabajando con almacenamiento micromecánico utilizando depresiones realizadas en un polímero por medio de una "punta" de microscopía de fuerza atómica. Esta tecnología promete 1 terabyte por pulgada cuadrada.

Pero el reto máximo de la memoria digital se encuentra en la prueba del tiempo. ¿Cuánto pueden permanecer los datos en un disco duro o un DVD antes de que se deterioren irremediablemente? La misma juventud de estos medios hace que toda respuesta sea en el mejor de los casos un cálculo razonable basado en proyecciones matemáticas y pruebas de envejecimiento acelerado en laboratorio, y en el peor una ocurrencia sin más bases que la imaginación de quien la ofrece. Pero quien quiera que haya grabado sus datos en un "viejo" CD y lo haya tratado de abrir sin éxito dos o tres años después sabe que éste es un problema alarmante considerando la mencionada "digitalización de todo". Se necesita que la memoria permanezca.

Porque estamos hablando de datos que conforman, en este siglo XXI, la memoria colectiva humana, que le estamos confiando a medios de almacenamiento mucho más complejos y, a veces, enigmáticos que la simple hoja de papel donde escribimos los 10 mil años anteriores de nuestra historia.

Memoria atómica


Al iniciar la era de la nanotecnología con una conferencia en 1959, Richard Feynman dijo que todas las palabras escritas en la historia humana podrían guardarse en un cubo de una décima de milímetro por lado, siempre que se escribieran con átomos.

Hace dos años, esta visión empezó a hacerse realidad utilizando un microscopio tunelizador de exploración para levantar átomos en una placa de silicio uno por uno, de modo que los átomos levantados signifiquen "1" y los que se dejan en su sitio signifiquen "0". Si un grano de arena tiene alrededor de 10 mil billones de átomos, ese grano de arena, que finalmente es silicio, tiene la capacidad de almacenar un petabyte, o cien mil discos duros de 100 gigabytes como el que podemos tener en nuestro ordenador. Y tenemos datos suficientes para llenar ese grano de arena y muchos más.

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