Os metamateriais mecânicos estão encontrando aplicação no armazenamento de dados com benefícios como imunidade à degradação e proteção contra hackers.
Se um dia você decidir ligar um computador de 20 anos, poderá descobrir que não pode mais acessar os arquivos. De fato, depois de alguns anos, os discos rígidos ficam com defeito, pois suas partes móveis começam a se desgastar. As unidades de estado sólido não têm partes móveis e, portanto, duram mais em teoria, embora, na prática, também possam falhar de maneiras diferentes.
Embora as unidades de estado sólido modernas estejam ficando cada vez mais confiáveis, a maioria de nós recorre a vários backups para evitar que nossos dados sejam perdidos. Mas um novo estudo publicado na ciência avançada Propõe uma nova forma de armazenamento de dados imune à degradação. Como bônus, os dados também são protegidos contra hackers.
O armazenamento de dados aprimorado é obtido graças aos metamateriais mecânicos. Estes são um tipo de material que, ao contrário de qualquer material natural, responde às mudanças de temperatura por alongamento e dobra. “Os metamateriais mecânicos estão passando por uma segunda juventude”, disse Daniel Ramos, pesquisador do Instituto de Ciências de Materiais CSIC de Madri, que não participou da pesquisa.
Uma grade de pixels
No estudo, os cientistas combinaram três tipos de plásticos como blocos de construção para obter uma grade quadrada de “pixels” de diferentes alturas. Os plásticos que eles escolheram eram, na verdade, metamateriais que mudam de forma de maneira muito precisa quando expostos ao calor. Dessa forma, os pesquisadores poderiam escolher como distribuir os pixels e assim codificar as informações desejadas na grade.
“Nossos computadores e telefones armazenam informações como 1s e 0s que estão trancados dentro das propriedades eletrônicas de um chip de silício. Aqui, armazenamos informações na estrutura do próprio material”, disse Chang Qing Chen, autor correspondente do artigo e professor da Universidade de Tsinghua, na China.
Uma sequência precisa de temperaturas é necessária para decodificar as informações ocultas na grade. Se a sequência errada for aplicada, a informação é apagada para sempre, o que significa que, se alguém tentar uma sequência aleatória na tentativa de hackear o sistema, é praticamente impossível obter sucesso.
Assim, o nível de segurança é muito superior ao dos discos rígidos de nossos computadores atuais. Estes são protegidos, para todos os propósitos práticos, já que decifrar os dados adivinhando códigos aleatoriamente exigiria várias vidas, mesmo com bilhões de computadores de alto desempenho funcionando ao mesmo tempo. No entanto, ainda é verdade que suposições suficientes poderiam, em princípio, tornar possível a leitura dos dados ocultos.
“Se um ladrão roubar sua unidade flash USB e tiver os recursos computacionais, o ladrão pode eventualmente quebrar seus dados criptografados tentando código após código após código. Com [this experiment], os dados tornam-se irreversivelmente embaralhados ou apagados na primeira vez que um ladrão dá um palpite errado”, disse Guy Genin, coautor e professor de engenharia mecânica da Universidade de Washington em St. Louis.
Como armazenar mais dados
Uma vantagem adicional é que, em princípio, essa grade de metamateriais pode armazenar uma maior densidade de dados por centímetro cúbico do que os sistemas que usamos atualmente. Mingchao Liu, também coautor e pesquisador da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, acredita que eles podem até ir além dos dados binários (nos quais todos os nossos computadores atuais são baseados) e entrar em tipos mais complexos de dados digitais. “Como não usamos transistores, não estamos limitados a dados binários (1s e 0s). Podemos eventualmente armazenar informações digitais em vez de apenas binárias”, disse ele.
O principal desafio pela frente é tornar toda a configuração muito menor. O sistema atual tem vários centímetros de comprimento e armazena volumes muito pequenos de dados. “Mas é uma prova de conceito de uma maneira muito interessante de armazenar dados no futuro”, disse Ramos.
O presente estudo foi limitado pela resolução da impressora 3D que foi utilizada para gerar os materiais. Mas essa resolução caiu dez vezes nos últimos dois anos, argumentou Chen. Os pesquisadores esperam poder imprimir materiais cada vez mais finos em um futuro próximo a médio prazo e, portanto, armazenar volumes muito maiores de dados em um espaço muito menor.
“Os chips de memória atualmente armazenam terabytes, mas ainda estamos na faixa dos kilobytes. Mas só porque estamos muito atrás não significa que não podemos alcançá-lo”, disse Chen.
Referência: Zhiqiang Meng et al., Codificação e Armazenamento de Informação em Metamateriais Mecânicos, Ciência Avançada (2023). DOI: 10.1002/advs.202301581
