Cristais de memória prometem ‘disco eterno’ e desafiam data centers

O físico russo Peter Kazansky transforma, em 2026, um fenômeno observado por acaso em 1999 em uma candidata séria ao “disco eterno” de dados. Com lasers ultrarrápidos e vidro de sílica, seus chamados “cristais de memória” chegam à porta do mercado e ameaçam redesenhar a infraestrutura global de armazenamento digital.

Do estranhamento no laboratório ao ‘momento Eureka’

Em 1999, durante uma temporada na Universidade de Kyoto, no Japão, Kazansky entra em um laboratório de optoeletrônica e vê algo que ninguém consegue explicar direito. Colegas testam lasers de femtossegundos – pulsos de luz tão rápidos que duram um quadrilionésimo de segundo – para escrever dentro de blocos de vidro de sílica. A luz que atravessa o material, porém, se comporta de forma inesperada.

A dispersão, que costuma seguir regras conhecidas desde o século 19, parece violar a intuição dos próprios pesquisadores. “Nós observamos a luz se dispersar de uma forma que parecia desafiar as leis da física”, recorda Kazansky, hoje professor na Universidade de Southampton, no Reino Unido. O grupo descobre, escondidas no interior do vidro, nanoestruturas formadas por microexplosões dos feixes de laser.

Cada uma dessas estruturas é cerca de mil vezes menor que a espessura de um fio de cabelo. São minúsculos redemoinhos de luz, invisíveis ao olho humano, que alteram a forma como o feixe atravessa o material. “Esta foi a primeira prova de que podemos usar a luz para imprimir padrões complexos dentro de materiais transparentes, em escala menor que o comprimento de onda da luz”, explica o pesquisador. A curiosidade de laboratório, com o tempo, vira plataforma de armazenamento em cinco dimensões.

O princípio é simples de descrever e complexo de executar. O laser grava, em pontos específicos do vidro, pequenos volumes de informação, os chamados voxels, como se fossem pixels em 3D. Cada voxel carrega posição espacial (eixos x, y e z), orientação e intensidade da luz. São cinco parâmetros, ou cinco “dimensões” de dados, comprimidos em um único ponto de sílica.

A promessa de dados ‘frios’ quase eternos

O avanço chega em um momento em que a indústria corre atrás de alternativas aos data centers tradicionais. A consultoria IDC projeta que o mundo produza 394 trilhões de zettabytes por ano até 2028. Hoje, centros de dados consomem cerca de 1,5% de toda a eletricidade global e podem dobrar essa fatia até 2030, com emissões estimadas em 2,5 bilhões de toneladas de CO₂, o equivalente a 40% das emissões anuais dos Estados Unidos.

Boa parte desse esforço serve para manter vivos dados que quase ninguém acessa. Até 80% do que é armazenado são “dados frios”: cópias de segurança, arquivos legais, registros contábeis, fotos antigas. Esse material costuma ficar em discos rígidos ou fitas magnéticas, que exigem energia constante, refrigeração e trocas periódicas. As fitas, por exemplo, precisam ser substituídas a cada 10 a 20 anos.

Os cristais de memória atacam justamente esse ponto. Um disco de vidro de cinco polegadas, algo próximo a um antigo CD, pode teoricamente guardar até 360 terabytes, o equivalente a 36 mil gigabytes. Depois da gravação, o material não precisa de energia para conservar a informação. O vidro de sílica fundida suporta altas temperaturas e permanece estável por milhares de anos. “Podemos empregar estas propriedades da luz para armazenar dados em cinco dimensões, em vez das três habituais”, diz Kazansky. “Isso é fundamental para atingirmos a alta densidade necessária para o armazenamento ‘eterno’.”

A leitura ocorre com um microscópio óptico equipado com câmera capaz de detectar intensidade e polarização da luz. As mudanças provocadas pelas nanoestruturas são decodificadas de volta em bits, como em uma espécie de fibra óptica congelada no interior do vidro. O sistema hoje lê dados a cerca de 30 megabytes por segundo, mas a meta é chegar a 500 MB/s em três a cinco anos, patamar semelhante às fitas magnéticas mais modernas, que alcançam 400 MB/s.

Do ponto de vista ambiental, a conta é direta. Ao dispensar refrigeração contínua e trocas frequentes de mídia, cada disco de vidro tende a cortar custos de energia e lixo eletrônico. Para empresas que mantêm arquivos por décadas por razões regulatórias, como bancos e seguradoras, um suporte quase inalterável feito de areia refinada tem apelo óbvio.

Concorrência no laboratório e resistência no mercado

O caminho até a adoção em larga escala, porém, não é linear. Em 2024, Kazansky funda com o filho a startup SPhotonix para tirar a tecnologia do laboratório. A empresa, baseada no Reino Unido, levanta US$ 4,5 milhões em financiamento em 2025, cerca de R$ 23,2 milhões, e acerta testes com grandes companhias de tecnologia para os próximos dois anos, em data centers comerciais.

Os desafios técnicos ainda pesam. É preciso acelerar a gravação, reduzir o custo dos equipamentos ópticos e provar que o sistema suporta anos de uso sem falhas. Também há um obstáculo menos visível: a infraestrutura atual não conversa naturalmente com discos de vidro 5D. “A tecnologia não é compatível com a infraestrutura existente”, avalia o cientista da computação Srinivasan Keshav, da Universidade de Cambridge. Para ele, isso cria “enormes barreiras para sua adoção”.

O campo também não está vazio. Em outra frente, laboratórios e empresas como a Microsoft investem no armazenamento em DNA sintético, conceito proposto ainda em 1964 pelo físico soviético Mikhail Neiman. Um único grama de DNA pode, em tese, guardar 215 petabytes, ou 215 milhões de gigabytes, por milhares de anos. “Você pega seus dados digitais e os atribui aos componentes básicos do DNA”, explica o professor Thomas Heinis, do Imperial College London. A grande trava, por enquanto, é o custo para “escrever” o material genético em escala.

Heinis descreve os cristais de memória como “concorrente direto” do DNA sintético. Vê, porém, uma vantagem na molécula biológica: “Sempre poderemos ler DNA”, diz, lembrando a ubiquidade de sequenciadores em hospitais e laboratórios. Em outras tecnologias, o risco é perder o leitor ao longo dos séculos, como já ocorre hoje com disquetes dos anos 1970. A disputa se dá menos na física do suporte e mais na economia do acesso.

Do lado das big techs, a Microsoft aparece nas duas frentes. A empresa guarda 200 megabytes em DNA desde 2016, incluindo uma cópia da Declaração Universal dos Direitos Humanos em mais de 100 idiomas, e lidera desde 2020 uma aliança global em torno da tecnologia. Entre 2017 e 2019, também financia o grupo de Kazansky no chamado Projeto Sílica, que demonstra a viabilidade dos cristais de memória em vidro de sílica comum e, mais tarde, em vidro de borossilicato, material usado em utensílios de cozinha, mais barato e igualmente durável.

O que muda nos data centers e o que ainda não muda

Mesmo que os primeiros discos de vidro 5D entrem em operação até o fim da década, especialistas alertam que isso não resolve sozinho a conta energética da era da inteligência artificial. A professora Tania Malik, da Universidade Tecnológica de Dublin, vê sílica e DNA como meios “muito atraentes do ponto de vista da sustentabilidade”, mas faz uma ressalva. “É pouco provável que estas tecnologias substituam o armazenamento convencional para a informática cotidiana ou as cargas de trabalho de IA em um futuro próximo”, afirma.

Os chamados “dados quentes” – informações que precisam de acesso imediato, como transações bancárias ou documentos em constante edição – continuarão presos a sistemas rápidos e famintos por energia. Para esse universo, Malik defende uma mudança de foco, com processadores mais eficientes, técnicas de refrigeração avançada e, principalmente, software desenhado com consumo de energia em mente. “Nem todas as tarefas necessitam do maior modelo de IA possível, nem do tempo de execução mais rápido”, resume.

O impacto mais palpável dos cristais de memória, portanto, tende a se concentrar em arquivos, back-ups e obrigações legais. Empresas poderiam migrar seus depósitos de “dados frios” para prateleiras de vidro quase inertes, liberando espaço físico, cortando contas de luz e reduzindo o risco de perda de informação por falhas mecânicas. Governos, bibliotecas nacionais e grandes plataformas digitais aparecem como primeiros candidatos a testar a tecnologia.

Se a promessa de durabilidade milenar se cumprir, o setor terá de lidar com um paradoxo novo: um mundo em que se torna tecnicamente possível guardar quase tudo, quase para sempre. A professora Malik lembra que parte da resposta talvez não seja tecnológica, mas cultural. “Cada vez mais, parte da solução consiste em termos mais propósito em relação ao que decidimos conservar”, diz.

Kazansky, por sua vez, aposta que grãos de areia lapidados por laser vão sustentar uma parte relevante da história digital do século 21. A SPhotonix corre para entregar protótipos estáveis até 2028 e alcançar a velocidade das fitas magnéticas no início da próxima década. Entre a euforia com o “disco eterno” e a pressão por cortes de carbono, a pergunta que fica para governos e empresas é menos se o vidro consegue guardar a memória do planeta, e mais que memória exatamente vale a pena manter.