Leggendo un articolo, apparso su Science l’anno scorso, intitolato Parallel writing of 5D optical data via shaped voxels avevo appreso elementi su questa nuova tecnologia basata sulla scrittura che tratta della possibilità di memorizzare dati in cristalli ma che in quel momento veniva considerata ancora ‘allo studio’. Leggendo quell’articolo mi era tornato alla mente un vecchissimo film di fantascienza che mi aveva molto impressionato quando da ragazzino negli anni Sessanta lo vidi al cinema e che ricordo ancora oggi.
Il titolo del film infine è saltato fuori: L’uomo che visse nel futuro, come volevasi dimostrare tratto da un romanzo, di Herbert Wells, ma rammento che la cosa che mi aveva così colpito era come uno scienziato in un mondo futuro fosse in grado di studiare la storia dell’attuale civiltà, scomparsa da millenni, attraverso supporti avanzati di memoria di tipo cristallino che riproducevano immagini e voce di quel lontano passato umano.
Sia chiaro, attualmente la memorizzazione elettronica della presente tecnologia non è in grado di conservare i dati registrati per tempi superiori a qualche decina di anni, e solo ora ho voluto riprendere quell’argomento scoprendo così come non si tratti di qualcosa futuribile comeinvece appariva nell’articolo, ma come stia già diventando un prodotto industriale, potenzialmente in tempi non troppo lunghi di consumo.
Ho studiato infatti di come Peter Kazansky, docente di Optoelettronica presso la University of Southampton, uno dei principali pionieri della memorizzazione ottica, sia riuscito nell’intento di creare qualcosa di funzionante
Kazansky ha fondato da poco la società SPhotonix per avviare la commercializzazione di questa tecnologia e ha già annunciato la disponibilità di questi sistemi per i primi clienti industriali.
Ossia, di cosa si starebbe parlando nel concreto? Scrittura laser su wafer di cristallo per l’archiviazione permanente dei dati selezionati.
Non c’è alcun dubbio che le Crystal Memory rappresenterebbero una soluzione a molti di questi problemi, a partitre dai Data Center, e risulta altrettanto evidente supporre che l’industria sicuramente si stia applicando; la miglior premessa a che in tempi celeri se ne vedano delle belle
È indubbio come l’idea di utilizzare un wafer di cristallo trasparente come supporto per la memorizzazione a lunghissimo termine rappresenti una delle più interessanti evoluzioni nel campo dello storage archivistico avanzato. A differenza delle memorie elettroniche convenzionali, che immagazzinano l’informazione tramite cariche elettriche o stati magnetici, la scrittura in cristallo si basa sulla modificazione strutturale locale del materiale indotta da un fascio laser ad altissima precisione. Un processo apparentemente semplice, ma che rappresenta il risultato di una complessa interazione tra ottica non lineare, fisica dello stato solido, ingegneria dei materiali e codifica dell’informazione.
Il raggio laser focalizzato in un punto preciso all’interno del cristallo trasparente, modifica la struttura del supporto cristallino quando la densità di energia supera una determinata soglia; superata quella soglia innesca fenomeni di assorbimento, cioè micro-modificazioni strutturali, variazioni locali dell’indice di rifrazione e, in alcuni casi, formazione di nanostrutture anisotrope.
Usando questo metodo il dato è sì conservato in una traccia fisica tridimensionale incorporata in un cristallo intrinsecamente stabile, l’informazione non dipende quindi più dalla permanenza di una carica o dalla polarizzazione di un dominio magnetico, ma da una trasformazione permanente e microscopica del substrato cristallino. Il dato resta così inglobato in una matrice solida e inerte praticamente per sempre.
Attualmente si usa silice fusa, quarzo sintetico e vetri speciali ad elevata purezza, materiali che offrono alcune proprietà particolari come elevata trasparenza ottica, stabilità termica, resistenza chimica, bassa espansione, nessuna degradazione nel tempo e soprattutto anche compatibilità con i processi di focalizzazione laser di estrema precisione, quelli attualmente disponibili.
Il laser realizza quindi a tutti gli effetti una scrittura volumetrica stratificata da cui nasce il concetto di memoria tridimensionale, o addirittura multidimensionale, nel quale la posizione del punto scritto e le sue proprietà ottiche diventano parametri di codifica e praticamente consente in spazi microscopici l’archiviazione di petabyte (10^18) byte.
Il raggio laser costituisce l’elemento operativo base ed opera per la scrittura con la combinazione di lunghezza d’onda, durata dell’impulso, energia per impulso e apertura numerica del sistema ottico. Quando il raggio viene focalizzato all’interno del cristallo, l’energia depositata in un volume microscopico induce una modifica localizzata e il dato viene così scritto in punti separati da distanze sub-micrometriche, con una densità tale da consentire, in volumi piccolissimi, di contenere quantità di informazioni semplicemente da fantascienza.
Dal punto di vista archivistico, la proprietà più straordinaria è però la stabilità temporale del supporto, perchè non soffrendo dei meccanismi di degrado tipici delle memorie a semiconduttore e magnetiche potrà ‘conservare perennemente’ l’intera storia della nostra civiltà, a beneficio di tutte le civiltà (molte?) che vivranno su questo pianeta, anche dopo l’attuale. Pro e contro di lasciare una tale eredità, ma a essere significativa è la conquista di poterlo fare.
La SPhotonix figura quindi come la prima azienda che col suo suo gruppo di scienziati sia riuscita a sviluppare sistemi ottici basati su vetro/quarzo in vetro nanostrutturato tramite laser a femtosecondi con processi di scrittura e lettura dei dati digitali 5D.
Non è sola, sono in corso diversi altri programmi industriali che vorrebbero sfruttare questa tecnologia come il ‘Microsoft Project Silica’ descritto come una tecnologia per risolvere il problema dell’archiviazione permanente di grandi quantità di dati, ma ancora in fase di sviluppo e quindi non ancora pronta per una fattiva commercializzazione.
Ed è qui, infine, che si inserisce un ulteriore tassello, di stretta attualità. Va infatti ricordato come lo sviluppo dell’Intelligenza Artificiale, con tutta la sua infrastruttura elefantiaca, a partire dagli immensi Data Center, richieda al momento ingenti quantità di memorie di ogni tipo, al limite delle capacità industriali ad ora disponibili a produrle. Non c’è alcun dubbio che le Crystal Memory rappresenterebbero una formidabile soluzione a molti di questi problemi, a partitre dai Data Center, e risulta dunque altrettanto evidente supporre che l’industria sicuramente si stia applicando; la miglior premessa a che in tempi celeri se ne vedano delle belle!
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