Microsoft apuesta por el vidrio como archivo digital milenario

En plena era del desbordamiento digital, Microsoft ha decidido mirar al pasado para resolver un problema muy moderno: cómo guardar cantidades ingentes de información durante miles de años sin que los soportes se degraden ni haya que estar copiándolo todo una y otra vez.

La compañía, a través de su división de investigación, lleva años trabajando en Project Silica, una tecnología que almacena datos en vidrio y que ya ha demostrado en laboratorio que podría preservar información legible durante más de 10.000 años. El salto más reciente, detallado en la revista científica Nature, apunta directamente a la viabilidad industrial de este sistema.

Por qué Microsoft mira al vidrio para guardar nuestros datos

Hoy en día, la mayor parte del archivo de largo plazo descansa en cintas magnéticas y discos duros. Son baratos y relativamente fiables, pero tienen un problema importante: su vida útil ronda apenas una década. A partir de ahí, hay que migrar los datos a nuevos soportes, con el coste económico, energético y logístico que eso supone para empresas, administraciones públicas y centros de datos en Europa y en todo el mundo.

El auge de la inteligencia artificial y de los servicios en la nube ha disparado el consumo de almacenamiento. Se generan más de 300 millones de terabytes de datos al día, y los analistas estiman que se alcanzarán los 175 zetabytes en pocos años. En este contexto, Microsoft investiga una alternativa radicalmente distinta: usar vidrio como soporte de archivo en sus infraestructuras cloud, incluidas las europeas, para reducir tanto el coste de mantenimiento como el impacto energético.

El vidrio, a diferencia de otros materiales, es químicamente inerte, resistente al agua, al polvo, al calor y a las interferencias electromagnéticas. No se desmagnetiza ni se corrompe por radiación de la misma forma que un disco o una cinta. Esa estabilidad física es la que pretende aprovechar Project Silica para crear una especie de “biblioteca digital en cristal” capaz de sobrevivir mucho más que cualquier centro de datos actual.

Los investigadores plantean esta tecnología como un soporte de archivo de tipo write-once, read-many: se graba una vez, no se puede reescribir, y se consulta solo cuando hace falta. Es decir, está pensada para aquellos datos que deben conservarse durante décadas o siglos (registros legales, históricos, científicos o culturales), pero que rara vez se modifican.

Así funciona Project Silica: escribir con láser dentro del vidrio

El núcleo de la propuesta de Microsoft es una técnica que graba información digital en el interior del vidrio mediante pulsos láser de femtosegundo, es decir, destellos ultrarrápidos de altísima energía que duran una milbillonésima de segundo. Estos pulsos provocan minúsculas modificaciones permanentes en la estructura interna del cristal.

Cada una de estas alteraciones es un vóxel (un “píxel” tridimensional) que puede codificar más de un bit de información. En lugar de depender solo de la presencia o ausencia de una marca, Silica juega con varios parámetros físicos: la forma en la que cambia la polarización de la luz al atravesar el vidrio, su fase, la orientación de la deformación o la profundidad a la que se encuentra dentro de la placa.

Inicialmente, la escritura de cada vóxel requería varios pulsos de láser, lo que limitaba la velocidad. El equipo de Microsoft ha optimizado este proceso hasta reducirlo a uno o dos pulsos por vóxel, y ha desarrollado un sistema de escritura en paralelo con un láser multihaz que permite grabar muchos puntos de datos a la vez en el mismo trozo de vidrio.

Para leer esa información, no se usan cabezales magnéticos ni agujas: se emplea un sistema óptico con cámara y microscopía avanzada. Se ilumina la placa con luz polarizada y una cámara captura las variaciones que provocan los vóxeles en cientos de capas superpuestas. Después, algoritmos de aprendizaje automático decodifican los patrones y traducen esos cambios ópticos de nuevo en unos y ceros, mostrando cómo se transmite la información.

El resultado es un medio en el que los datos quedan “encerrados” físicamente en el interior del cristal. Una vez escritos, no se pueden alterar ni sobrescribir, lo que encaja con la idea de un archivo inmutable a muy largo plazo diseñado para soportar incluso escenarios extremos.

Del sílice fundido al vidrio de borosilicato: el salto hacia la comercialización

Las primeras demostraciones de Project Silica se basaban en vidrio de sílice fundida de alta pureza, un material muy estable pero complejo y caro de fabricar, disponible solo en unos pocos proveedores especializados. Esto suponía un freno evidente para escalar la tecnología a nivel industrial o para integrarla en grandes centros de datos en Europa y otras regiones.

En los últimos avances publicados, el equipo de Microsoft ha demostrado que es posible grabar datos de forma fiable en vidrio de borosilicato, el mismo tipo de cristal que se utiliza en utensilios de cocina, puertas de horno y material de laboratorio. Se trata de un material mucho más común, con costes de producción sensiblemente inferiores y una cadena de suministro más amplia, lo que acerca el sistema a una futura explotación comercial.

Según explican los investigadores, esta transición de material elimina una de las grandes barreras para la industrialización de Silica: el coste y la disponibilidad del soporte físico. Los experimentos muestran que el vidrio de borosilicato puede albergar cientos de capas de datos en placas de solo 2 milímetros de grosor manteniendo la legibilidad tras procesos de envejecimiento acelerado.

La compañía también ha simplificado la tecnología de lectura. Donde antes hacían falta tres o cuatro cámaras, ahora basta con una sola, reduciendo tanto el tamaño como el coste del equipo necesario para recuperar los datos. Del mismo modo, los sistemas de escritura se han rediseñado para usar menos componentes mecánicos, lo que facilita su calibración y su fabricación en serie.

En este trabajo también aparece un nuevo concepto: los “vóxeles de fase”. En lugar de apoyarse solo en cambios de polarización, esta técnica modifica cómo se comporta la fase de la luz al atravesar el vidrio. Esto permite codificar datos de forma más eficiente, y lo relevante para la industria es que estos vóxeles de fase pueden formarse tanto en sílice fundida como en vidrio de borosilicato.

Capacidad, rendimiento y límites actuales del sistema

En una de las configuraciones descritas, Silica ha logrado almacenar 4,8 terabytes de datos en una placa de vidrio cuadrada de unos 12 centímetros de lado y 2 milímetros de espesor. Es una capacidad equivalente a aproximadamente 2 millones de libros impresos o alrededor de 5.000 películas en resolución 4K, comprimidas en un soporte del tamaño de un posavasos grueso.

En otros experimentos, se ha conseguido grabar 4,8 TB distribuidos en 301 capas dentro de una lámina de cristal de borosilicato de apenas un par de milímetros de grosor. Esta estructura multicapa es clave para aumentar la densidad de almacenamiento sin incrementar el tamaño físico de la pieza.

La velocidad de escritura, sin embargo, todavía está lejos de los estándares de un SSD moderno. Algunos ensayos han registrado en torno a 3,13 megabytes por segundo, una cifra suficiente para aplicaciones de archivo pero muy inferior a la que requieren los sistemas transaccionales o de uso intensivo diario. Microsoft insiste en que el objetivo no es sustituir a los discos duros en tareas de uso continuo, sino ofrecer una capa de archivo en la nube extremadamente duradera.

En el lado de la lectura, el uso de una sola cámara y de modelos de clasificación basados en aprendizaje automático permite mitigar las interferencias tridimensionales entre símbolos y capas. Los algoritmos se entrenan para distinguir correctamente la información incluso cuando los vóxeles están muy próximos entre sí, de forma que el “ruido” óptico no impida recuperar los bits grabados.

Una de las limitaciones estructurales del sistema es que no admite reescritura. Cada pieza de vidrio se concibe como un archivo cerrado: una vez saturado, se almacena en una biblioteca y se reemplaza por otra en los procesos de grabación. Eso encaja mejor con ficheros definitivos, como grandes repositorios de investigación, copias de seguridad de catástrofe o colecciones audiovisuales.

10.000 años de durabilidad: pruebas de envejecimiento y retos pendientes

Para poner a prueba la promesa de longevidad, los investigadores de Microsoft han recurrido a técnicas de envejecimiento acelerado. Mediante la exposición del vidrio grabado a temperaturas elevadas (en torno a 290 ºC) durante periodos relativamente cortos, se extrapola cómo evolucionaría el soporte a temperatura ambiente durante miles de años.

Estas pruebas, combinadas con un nuevo método óptico no destructivo para analizar la estabilidad de los vóxeles, sugieren que los datos seguirían siendo legibles al menos 10.000 años después de su escritura. A temperaturas más bajas, la durabilidad teórica podría multiplicarse aún más, algo relevante para centros de datos en climas templados como buena parte de Europa.

Los propios autores reconocen, no obstante, que este tipo de ensayos no cubre todos los escenarios posibles. Factores como el estrés mecánico, golpes, vibraciones extremas o corrosión química del entorno podrían afectar al vidrio a lo largo de siglos; por ejemplo, acciones como hacer un agujero en un cristal podrían debilitar la estructura. La tecnología se concibe, por tanto, como un elemento dentro de una infraestructura controlada, con bastidores y robots que minimicen el riesgo físico para las placas.

Investigadores externos, como los de la Universidad de Shandong, han descrito este enfoque como un posible hito en la historia del almacenamiento del conocimiento, al nivel de soportes tan dispares como los huesos oraculares, el pergamino medieval o los discos duros modernos. La idea es que un único fragmento de vidrio pueda transportar cultura y datos científicos a través de milenios.

En cualquier caso, antes de que esta visión pueda materializarse a gran escala, deberán abordarse cuestiones como el coste del equipo de escritura y lectura, la estandarización de formatos y la integración con infraestructuras cloud existentes en regiones como la Unión Europea, que tienen marcos regulatorios estrictos sobre protección de datos y conservación de registros.

Bancos de cristal: así serían las bibliotecas de datos del futuro

El plan de Microsoft a largo plazo no se limita a producir placas de vidrio aisladas. La compañía imagina grandes bibliotecas automatizadas en las que cada trozo de cristal ocupe una posición fija en bastidores que alojan miles o millones de unidades. En estos sistemas, robots especializados se encargarían de mover las placas entre las zonas de almacenamiento, lectura y escritura.

Una de las ventajas de este enfoque es que los bastidores donde se guarda el vidrio no necesitan alimentación eléctrica continua. A diferencia de los sistemas actuales, en los que hay que mantener discos duros y cintas en condiciones muy concretas de temperatura y humedad, aquí los cristales pueden permanecer inertes durante décadas sin consumo energético, reduciendo el coste y la huella de carbono de los centros de datos.

Para reforzar la integridad de los archivos, Microsoft plantea separar físicamente las zonas de escritura del resto de la biblioteca. El flujo del material sería unidireccional: los cristales se escriben, se verifican y pasan definitivamente al área de archivo, sin posibilidad de regresar a los equipos de grabación y, por tanto, sin riesgo de sobrescritura accidental.

En un escenario de despliegue en Europa, estas bibliotecas podrían albergar copias de seguridad de datos críticos de administraciones públicas, bancos, hospitales o grandes empresas, alineándose con los requisitos de preservación documental de largo plazo que exigen muchas normativas comunitarias.

El sistema encaja también con la idea de una nube “en capas”: capas rápidas de acceso inmediato para datos vivos (SSD, discos duros), y una capa profunda de archivo en vidrio, pensada para información que solo se consulta ante auditorías, investigaciones o restauraciones históricas.

Si la tecnología de almacenamiento de datos en vidrio de Microsoft llega a consolidarse comercialmente, el mapa de la conservación digital podría cambiar de forma notable, especialmente en regiones como España y el resto de Europa, donde la regulación, la protección del patrimonio cultural y la sostenibilidad de los centros de datos son cuestiones de primer orden. Un soporte capaz de durar miles de años sin migraciones constantes ni consumos energéticos elevados ofrece una salida distinta a la espiral de renovación tecnológica continua, y abre la puerta a que una parte importante de la memoria digital de nuestra época quede literalmente escrita en cristal para generaciones futuras.