¿Mayores capacidades de almacenamiento? Sí, pero ¿cuánto?

La computadora en la cual estoy escribiendo esto posee dos discos duros con una capacidad total de 8 gigaytes. Vivo en la prehistoria de los medios de almacenamiento. Usted no está leyendo una página web: está leyendo un petroglifo.

¿Cuál es la idea? Poner 1 terabyte en una superficie equivalente a 2,5 cm². 1 terabyte es igual a 1.024 gigabytes, o a 1.048.576 megabytes. ¿Comprende la idea? ¿No? Se lo explicaré más fácil, entonces: si usted ha visto la película "El Señor de los Anillos" en DVD, las tres partes, imagine un dispositivo más pequeño que un iPod, un penDrive o una memoria flash, capaz de almacenar 66 trilogías completas de "El Señor de los Anillos" en calidad DVD, con todos sus subtítulos, diversas versiones idiomáticas y extras. En otras palabras, un pequeño objeto de 5 gramos de peso, o menos, que contenga 200 películas enteras.

Imagine que cualquier persona tenga 20 artefactos electrodomésticos. Cada uno de ellos poseerá un mínimo disco rígido con las capacidades que acabamos de describir: equipos de audio, cafeteras, licuadoras, heladeras, televisores capaces de almacenar eso, por no hablar de las computadoras...

¿Cuánto falta para ello?

Menos de 10 años.

¿No me cree? Conozco la razón. Usted, como todo el mundo, se ha pasado todos estos años pensando en la Ley de Moore. La clave es abandonarla y reemplazarla por la Ley de Kryder, que es la que gobierna nuestro presente y, a no dudarlo, va a gobernar nuestro futuro.

"Puede que el tipo no se dé cuenta de que posee tantos dispositivos de almacenamiento de datos, pero los tendrá, y los tendrá en aplicaciones y artefactos basados en la tecnología de discos".

Quien así habla es Mark Kryder, un ingeniero de 61 años que vive de revolucionar la tecnología.

Todos los diseños de computadoras se basaban, hasta ahora, en la socorrida Ley de Moore. La Ley de Moore decía, sencillamente, que la capacidad de procesamiento de un microprocesador debía duplicarse cada 18 meses. Esta suerte de ley de la evolución de las computadoras no es más, por supuesto, que un criterio de diseño.

Mark Kryder

Pongámoslo fácil y claro: si yo diseño hoy, en agosto de 2005, el procesador Pentaxxón I (PA-I), que contiene, digamos, 20 millones de transistores, sé que el PA-II deberá poseer 40, duplicando las prestaciones de su predecesor, y que tendrá que estar terminado y listo para su producción y comercialización en diciembre de 2006 y no más tarde. En pocas palabras: los diseñadores de procesadores estaban obligados a producir computadoras el doble de potentes que la anterior cada año y medio.
Es una locura, ¿verdad? Sí, pero el problema de la Ley de Moore, aunque suene increíble, es que era lenta. Leeeeeeennnnnntaaaaa... Lentísima. ¡Una tortuga tecnológica!

La tecnología de almacenamiento en discos rígidos magnéticos deja, tiene que dejar, a la Ley de Moore como una especie de caracol prehistórico. Esto se debe a que el software —los programas— avanzan a una velocidad muy superior al 100% cada año y medio, exigiendo de los discos rígidos un avance consonante y muy superior al que se espera de los procesadores mooreianos. Los discos, además, sufren la presión de otra exigencia: mientras que un microprocesador el doble de potente puede ser mucho más grande que el anterior, el disco rígido el doble de capaz siempre tiene que ser mucho más pequeño que su "padre".

Kryder nos hace notar que, desde la invención de los discos duros en 1956 —los primeros que se vendieron podían contener 2.000 bits, es decir, menos de 2 kb— hasta los actuales, de 120 gb, se ha producido un incremento en capacidad de almacenamiento que bordea los 50 millones de veces. Los chips obedientes a la Ley de Moore siempre miraron este tipo de evolución como un sueño inalcanzable, imposible.

No importa cuánto más rápidos fuesen los procesadores: si los discos rígidos no siguieran el camino que les señalan los programadores de software, la tecnología informática detendría su evolución. Detendría completamente su avance, independientemente de la velocidad de las computadoras. Y, como todo el mundo sabe, en el mundo real detener la evolución y ponerle la señal de stop a la selección natural no se paga simplemente con un descanso y una pausa: se paga con la total, completa y definitiva extinción, con la total, definitiva y eterna inexistencia.

Kryder sabe esto, y ha dedicado su vida y su carrera a buscar modos de incrementar dramáticamente la capacidad de almacenamiento de los rígidos. Es el fundador y director del Centro de Sistemas de Almacenamiento de Datos de la Universidad Carnegie Mellon. Y ha sido contratado no hace tanto como Gerente de Tecnología del fabricante de discos duros Seagate. Los logros de Mark han pasado fundamentalmente por aumentar las densidades de almacenamiento (esto es, cuántos datos se pueden guardar por unidad de superficie) y la aceleración proporcional de la caída de los precios de los discos.

Si un disco de 120 gb cuesta hoy lo mismo que uno de 4 hace seis años, su bolsillo ha salido beneficiado gracias al señor Mark Kryder. Algunas personas nos hacen servicios que desconocemos hasta que leemos Axxón.

Pero Mark no se duerme en los laureles: "Los discos rígidos muy pequeños y de alta capacidad no sólo nos darán nuevos productos y aplicaciones, sino también industrias enteras completamente nuevas", dice. Aunque no es perfecto: "No vimos venir la tecnología de iPod", las memorias portátiles de tamaños despreciables; "¿quién iba a predecir el éxito de los reproductores de audio digital del tamaño de un lápiz? Nos equivocamos completamente. Sin embargo, hoy los autos vienen con sistemas de posicionamiento global por satélites (GPS) que tienen discos rígidos incorporados. También podemos grabar y reproducir televisión de alta definición (HDTV), TiVo y video y audio digitales directamente del cable, todo ello con estos discos".

Kryder no desprecia la evolución de los procesadores, pero otorga al crecimiento de las capacidades de los discos un estatus al menos tan importante como el de aquellos: "Hoy, la densidad de información que podemos poner en un disco duro es mucho más importante que la velocidad de procesamiento para generar nuevas aplicaciones". Y tiene razón: según la revista científica SciAm, sin los discos de Kryder, iTunes Music Store no podría vender los cientos de millones de canciones que vende y la televisión por cable a pedido estaría aún décadas en el futuro.

Y es sólo el comienzo: las memorias flash, las mismas de las que el hombre se lamenta de no haber previsto, tuvieron su momento de gloria porque eran mucho más pequeñas que un disco de capacidad equivalente. Hoy, Hitachi produce discos rígidos del tamaño de la uña del dedo meñique, con capacidades de 10 gigas. Como los discos de Kryder reducen su tamaño mucho más rápido de lo que pueden hacerlo las memorias físicas y aumentan la densidad de los datos aún más velozmente, pronto los veremos en el interior de cámaras de fotos y video, teléfonos, autos y cada artefacto que nuestra enfebrecida mente consumista pueda llegar a soñar o imaginar. Allí estarán los 20 discos rígidos de cada consumidor, tal como lo predice el ingeniero. Y su predicción no se preocupa tanto por adónde nos conducirá esta superpoblación de discos rígidos en la vida diaria; tampoco lo quita el sueño cuántos datos podremos llegar a almacenar en una miserable pulgada cuadrada. Su gran cuestionamiento es: ¿podré entender cómo mis discos rígidos determinarán los procesos industriales del futuro?

La respuesta a esta pregunta, como es obvio, depende de los fabricantes de aplicaciones. Del mismo modo, el avance en la tecnología de discos rígidos dependió en gran medida de los fabricantes de los propios discos, gobernados por las innovadoras y geniales visiones de Kryder como el látigo gobierna al ganado.

Aunque parezca imposible, este disco de Fujitsu alberga 10 gb

Cada avance obliga a los industriales a agilizar sus procesos. Hacer un disco rígido para una consola de juegos de video o para la computadora de a bordo de un automóvil es un asunto muy distinto de, por ejemplo, construir un disquito duro de una pulgada de diámetro y el espesor del filo de una afeitadora para poner dentro de un teléfono celular.

Kryder ha estado en este problema desde 1970: cuando estudiaba para su posgrado en CalTech ya tenía en claro que los discos —no los procesadores— serían el factor limitante del progreso tecnológico de la Humanidad, y decidió hacer algo al respecto.

Si ha visto algún documental o comentario en la prensa sobre las memorias de burbuja, pues bien, el hombre era Krydell, que pasó cinco años estudiándolas en el Centro de Investigaciones Thomas J. Watson de IBM. Las memorias de burbuja guardan los datos en un granate de gadolinio-galio. Ya en Carnegie Mellon en 1978, siguió con su trabajo sobre las burbujas. Consiguió aplicarlas en tecnologías de nicho muy especializadas como los misiles militares, pero pronto comprendió que nunca se difundirían en forma masiva: a pesar de que guardan datos con eficiencia y seguridad, las piedras de gadolinio-galio son carísimas.

Chip Walter, historiador de la tecnología y autor de cuatro importantes libros sobre el tema, nos recuerda que cuando la naciente industria de las computadoras personales hizo del disco rígido su sistema de almacenamiento de datos primario, Kryder cambió de norte. Organizó una conferencia con los gurúes de la industria de discos rígidos en 1982, y les preguntó por sus principales necesidades de investigación. Como esperaba, la primera de ellas era aumentar la capacidad y reducir el tamaño y los costos de los discos. Les explicó a los empresarios que él era capaz de hacerlo si le prestaban su apoyo: de inmediato convenció a IBM y a 3M, que le encargaron que desarrollara esas tecnologías para ellos. Así nació MTC (Magnetics Technology Center, Centro de Tecnología Magnética), único en su tipo en los Estados Unidos de 1983. Kryder reclutó a los cerebros más importantes del campo, y para 1988 había hecho avances sustanciales. Las tecnologías de discos ya avanzaban más rápido que las de semiconductores.

Minúsculo disco Toshiba

Pero el MTC no era independiente: como estaba financiado por las empresas, tendía a dar prioridad a los deseos de la industria en vez de tratar de evolucionar por sí mismo. En 1987, Kryder decidió crear una organización independiente para los mismos fines, y lo logró en 1990, cuando el MTC se convirtió en el DSSC (Data Storage Systems Center, Centro de Sistemas de Almacenamiento de Datos), formado por varios centros de investigación de ingeniería de la Fundación Nacional para la Ciencia (National Science Foundation, NSF). Ahora sí, nuestro héroe tenía las herramientas que necesitaba.

Su objetivo inmediato era extraordinariamente ambicioso: conseguir un disco rígido de 4 gb en un espacio de una pulgada cuadrada. En el 90 era un logro increíble. Lo consiguió en cuatro años, lo que implicaba un avance de 40 veces en términos de densidad.

Dice Walter: "En 1998 Kryder se fue a trabajar a Seagate y fundó su centro de investigación. Para ese entonces, el DSSC ya tenía un objetivo superior: discos de una pulgada cuadrada que amontonaran en ellos 100 gigas. Esta premisa debía cumplirse para los primeros años del siglo XXI".

¿Les parece bien 2005? En sólo siete años, Kryder tiene ya discos de una pulgada que almacenan 110 gb. La capacidad se ha incrementado 1000 veces, un ritmo de crecimiento que el fundador de Intel (Gordon Moore, ¿le hace acordar a algo?) ha tildado de "pasmoso".

Pero el pobre Mark está destinado a no tener paz, y esta vez los problemas son de índole tecnológica y, para colmo, dependen de leyes fundamentales de la física.

Expliquemos cómo funcionan los discos rígidos para entender cuál es el nuevo avatar en la vida de Kryder.

Los discos almacenan los bits de información utilizando cabezales minúsculos que vuelan sobre la superficie del disco. Sobre ese espacio horizontal, las cabezas magnetizan pequeñas áreas discretas, que representan un 1 o un 0 de acuerdo a si están orientadas en el sentido de las agujas del reloj o en dirección contraria.

Para poner 100 gigas en una pulgada, se comprende que esas áreas magnetizadas se han vuelto infinitesimalmente pequeñas. Y los campos magnéticos son estables si son grandes, y se vuelven más y más inestables al reducirse. Los bits microscópicos tienden a cambiar de signo o directamente a borrarse sin aviso. Convengamos en que este es un problema bastante serio en un artefacto, precisamente, que pretende almacenar información en forma permanente.

Kryder atacó el dramático escenario reviviendo una tecnología llamada "grabación perpendicular", que gira las cargas de norte a sur, permitiendo utilizar campos magnéticos más grandes y potentes que son capaces de almacenar bits en espacios más y más pequeños. El laboratorio de Seagate en Pittsburgh ya tiene un prototipo perpendicular que almacena 200 gigabytes en una pulgada cuadrada. Lo pondrán en producción en dos años. Pero Kryder no se conforma: quiere drives perpendiculares que alberguen 400 o 500 gb en una pulgada, y los quiere en cuatro años. Vistos sus logros anteriores, podemos afirmar, entonces, que en 2009 los tendremos en nuestras mesitas de luz.

Lo que para usted o para mí son logros sorprendentes, sobrehumanos, para el bueno de Marky son minucias pedestres. ¿Cuatro años; 500 giga por pulgada? ¡Pamplinas! ¡Un tera por pulgada en 10 años! ¡Ésta es la nueva "Ley de Kryder": quintuplicar la capacidad por pulgada cuadrada cada 10 años. Nuestro admirable amigo no se va a conformar con nada que esté por debajo de este estándar. Ello quiere decir que en 2015 tendremos discos que serán capaces de mantener 5 terabytes por pulgada cuadrada, y en 2025, 25 terabytes. En 2035, serán 125 tb, y en 2045... ¡625 tera por pulgada!

Le decían que era imposible... ¡pobres de ellos! Kryder reclutó a 100 físicos del mejor primer nivel de la escena internacional y los llevó a trabajar a Seagate para buscar y poner en vereda a los más exóticos sistemas de almacenamiento para alcanzar el objetivo de un tera.

Así, él y su aldea de físicos ya han perfeccionado un método llamado HAMR, algo así como "grabación magnética asistida por calor" en inglés. Un chorro de calor entibia el disco, de modo que sea más fácil para el cabezal grabar millones y millones de pequeñas áreas imantadas. Cuando la superficie del disco se enfría, los infinitesimales campos magnéticos se vuelven perfectamente estables. Ejem... los problemas de los divulgadores científicos... ¿Cómo expresarlo? Utilizando HAMR, el límite del tera será superado en... ¡10 veces!

Los infieles, herejes que han dejado de lado la doctrina kryderiana, se desgañitan diciendo que el último límite de la tecnología de alojamiento de datos será el almacenaje holográfico. La holografía utiliza estructuras tridimensionales para guardar los datos, y será capaz de poner un tera en el volumen de un pancito de azúcar. "¿Para qué?", se pregunta Kryder. "En seis años alcanzaremos el terabyte por pulgada con nuestros discos rígidos, que serán mucho más pequeños e incomparablemente más baratos que un drive holográfico de la misma capacidad". Es cierto, Mark: ¿para qué?

MÁS DATOS:

Toshiba Buys Panasonic Design Center For Tiny Hard Disks
Fujitsu Pushes Hard Drive Limits
Seagate CTO Mark Kryder honored as top technology innovator by varbusiness magazine

(Traducido, adaptado y ampliado por Marcelo Dos Santos de diversos sitios de Internet)