Hoy en día, los centros de datos tienen que hacer frente a una avalancha de información impensable hasta hace sólo unos años. Los ceros y unos que viajan por Internet, el software que rige el funcionamiento de las empresas, pero también las películas que vemos y la música que escuchamos en las plataformas de streaming alcanzarán en 2025 los 175 zettabytes, según el último informe del IDC (International Data Corporation). Eso implica que los centros de datos de España y el resto del mundo asumen un gasto de energía y de agua desorbitado, que seguirá aumentando si no se encuentran alternativas de almacenamiento más sostenibles.

Por eso, empresas y científicos buscan nuevas soluciones, como el Project Silica de Microsoft, que propone un nuevo soporte de almacenamiento más duradero y fiable como el vidrio de cuarzo. Otros apuestan por mejorar y aumentar la capacidad de formatos ya existentes, similares a los DVDs, justo cuando el disco parecía en peligro de extinción. Es el caso de un equipo de científicos chinos, que ha desarrollado una tecnología que multiplica su capacidad hasta el orden del petabit, lo que permitiría almacenar en un único disco los datos equivalentes a lo que ocupan 1 millón de películas.

"Esta tecnología permite almacenar datos a nivel de exabit apilando discos a nanoescala en matrices, lo que resulta esencial en grandes centros de datos con espacio limitado", afirma el equipo en un artículo publicado en Nature. Así, en un espacio equivalente al de un ordenador de sobremesa, se podría guardar la misma cantidad de información (5.800 millones de páginas web indexadas) que ahora ocuparía una enorme estancia repleta de discos duros de 1 TB. Un avance crucial, sobre todo porque coincide con el auge de la inteligencia artificial, que necesita centros de datos cada vez más grandes para entrenar y ejecutar modelos como ChatGPT.

Cómo funciona

Según estimaciones de la Agencia Internacional de la Energía, los centros de datos consumieron el 1% de la producción mundial de energía en 2022, y necesitan unos 420.000 millones de litros de agua al año para funcionar, el equivalente a una ciudad de unos 8 millones de habitantes como Nueva York. Es fundamental atajar el problema, sobre todo cuando países como España afrontan una grave sequía y la emergencia climática aumenta sin control.

Los científicos firmantes del artículo, procedentes de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghái, la Universidad de Pekín y la Academia China de Ciencias, proponen resolverlo apostando por el almacenamiento óptico de datos (ODS), que permite codificar, guardar y almacenar la información en discos haciendo unos surcos microscópicos con un láser sobre las caras planas que los componen.

Este método basado en la luz, que se utiliza habitualmente en los DVD que todos conocemos, es rentable y duradero, pero hasta ahora se enfrentaba a un obstáculo clave: una capacidad limitada a los 4,7 GB, ya que habitualmente sólo almacena los datos en una única capa. Los DVD+R DL llegan a proporcionar el doble, 8,5 GB, ya que usan dos capas, pero hasta ahora ese era el límite máximo del ODS.

Lo que proponen los investigadores es un almacenamiento en tres dimensiones, utilizando cientos de capas para multiplicar su capacidad hasta llegar por primera vez hasta el nivel de los petabits (PB). Esta unidad equibale a 1.024 terabytes (TB) de datos, lo mismo que ocupan unos 256 DVD de los de toda la vida.

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Para lograrlo han usado un nuevo medio de almacenamiento, llamado AIE-DDPR —siglas correspondientes a 'fotorresistencia dopada con colorante de emisión inducida por agregación'—. Es una fina película que cubre el disco y permite escribir datos a resoluciones muy altas con gran precisión.

Separando cada capa sólo 1 micra, la millonésima parte de un metro, y utilizando una arquitectura tridimensional, el equipo dirigido por Wen Jing ha conseguido escribir y leer una ingente cantidad de datos en un disco tan fino como un DVD. 

"El ODS tiene una capacidad de hasta 1,6 PB para un área de disco del tamaño de un DVD gracias a la grabación de 100 capas en ambas caras de nuestro disco único ultrafino", afirman en el artículo. Eso equivale a superar 24 veces las unidades de disco duro más avanzadas disponibles actualmente en el mercado.

Ahorro energético

Esas cifras de vértigo, extrapoladas a un centro de datos como los que Meta planea construir en los próximos años en Talavera de la Reina (Toledo), permitirán almacenar un exabit (1.024 PB) en una habitación, en lugar de ocupar el tamaño de un estadio como el Santiago Bernabéu.

Wen, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghái, asegura que eso tendrá un impacto directo en el ahorro de energía. En China, por ejemplo, el consumo de los centros de datos del país en 2022 fue de 270.000 millones de kW/h, el triple de lo generado ese mismo año por las descomunales centrales hidroeléctricas de las Tres Gargantas, las más grandes del mundo. 

"La energía sólo se necesitará cuando se escriban o lean datos en el disco, pero no cuando se almacenen, gracias a las propiedades inherentes del ODS", explica en South China Morning Post. Esta reducción en el consumo energético también está directamente relacionada con evitar el gasto que implica refrigerar actualmente los enormes centros datos existentes.

No quedan ahí las ventajas de esta tecnología ODS a nanoescala. Otro de sus grandes puntos a favor es que permite minimizar la necesidad de migrar los datos, algo que tienen que afrontar los centros de datos periódicamente y que implica un gran esfuerzo económico y logístico, además del riesgo de pérdida de información en el proceso.

"Los discos también son muy estables, por lo que no hay requisitos especiales de almacenamiento", señala Wen, que cifra entre 50 y 100 años la durabilidad de los discos, frente a los 5 o 10 años que ofrecen los discos duros actuales. Estos también están expuestos a otros peligros, como los daños físicos provocados por caídas o la exposición a niveles excesivos de humedad.

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La intención de los investigadores es que la tecnología no la utilicen exclusivamente las grandes tecnológicas, sino que también pueda beneficiar en un futuro a los particulares. Estos podrán disponer de su propio centro de datos casero. "Antes se necesitaba mucho espacio e inversión, pero en el futuro, las familias podrán tener un disco para almacenar una gran cantidad de fotos, vídeos y documentos en lugar de guardarlos en muchos discos duros externos distintos", sostiene.

Ahora, el equipo trabaja en desarrollar nuevas vías para reducir la velocidad y la energía necesaria para escribir y leer datos del disco, además de fabricar un dispositivo asequible que permita acceder a los datos para poder comercializarlo en los próximos años.