Com o ritmo atual, a produção de dados digitais supera amplamente a das capacidades de armazenamento, o que exige fazer escolhas, como não conservar certas informações, ou degradar a qualidade dos dados registrados.
Para responder a essa aceleração das necessidades de armazenamento, pesquisadores da Universidade Normal de Fujian, na China, desenvolveram um processo original que explora simultaneamente várias propriedades da luz para gravar informações em três dimensões. Esse método permite armazenar muito mais dados em um volume equivalente aos processos tradicionais, oferecendo assim um caminho sério para satisfazer a demanda.
Representação de uma página de dados armazenada em um material por holografia, utilizando simultaneamente a intensidade, a fase e a polarização da luz.
Crédito: Xiaodi Tan, Universidade Normal de Fujian na China A maioria dos sistemas atuais, como os discos rígidos, registra os dados em uma superfície plana. A nova técnica, por sua vez, baseia-se no princípio da holografia para inscrever a informação na espessura de um material. Pela superposição de vários padrões em um mesmo volume, essa abordagem melhora sensivelmente a densidade de armazenamento.
A ideia de um armazenamento holográfico não é nova, mas a inovação reside aqui no uso conjunto de três propriedades da luz para formar 'páginas' de informações ópticas.
A luz não é apenas um simples fluxo luminoso. Ela possui notadamente uma propriedade chamada polarização, que descreve a direção na qual sua onda vibra. Os pesquisadores conseguiram fazer dessa polarização um canal de informação estável e confiável, além das propriedades de intensidade e fase já utilizadas.
Para conseguir isso, eles aplicaram uma técnica de modulação em três dimensões que permite a um único dispositivo óptico controlar esses três parâmetros de maneira simultânea e coordenada. A escrita é confiável e suficientemente rápida para a maioria das necessidades.
Entretanto, a leitura desses dados multidimensionais esbarrava até agora em uma dificuldade técnica considerável. Os sensores padrão só podem medir diretamente e em uma leitura a intensidade da luz, deixando as outras informações inacessíveis.
Para contornar esse obstáculo, os cientistas recorreram a uma rede neural artificial. Após um aprendizado sobre imagens de difração, esta se tornou capaz de reconstruir o conjunto das três dimensões a partir de simples medições de intensidade. Ela analisa as pequenas sutilezas nos padrões para deduzir as informações faltantes sobre a fase e a polarização no registro.
Uma vez que o conceito foi validado pelo experimento, os pesquisadores observaram que essa abordagem conjunta aumentava efetivamente a quantidade de informações carregadas por uma única página holográfica. A decodificação simultânea pela inteligência artificial também acelera muito a leitura, pois evita medições em várias etapas. Essa aliança entre a óptica e a IA permite assim um armazenamento ao mesmo tempo denso com uma leitura tanto confiável quanto rápida.
Por enquanto, essa tecnologia permanece em fase experimental. Várias melhorias são necessárias antes de uma eventual implantação. Os cientistas planejam aumentar a resolução dos dados codificados e reforçar a robustez dos materiais de armazenamento sensíveis à polarização.
O objetivo final é associar esse método a outras técnicas de multiplexação para registrar várias páginas de dados em paralelo, e assim ampliar ainda mais os limites de capacidade.
Fonte: Optica