Puede parecer que la cinta magnética ha desaparecido hace tiempo de nuestra vida cotidiana. Sin embargo, está trabajando más que nunca, haciendo posible el almacenamiento a largo plazo de una cantidad enorme de datos en los centros de datos de las empresas de IT líderes mundiales, instituciones financieras y otras corporaciones y organizaciones importantes de todo el mundo. La revitalización de la cinta surgió de los 20 años de investigación en Fujifilm que ha dado como resultado una nueva partícula magnética llamada ferrita de bario (BaFe). De forma silenciosa, la cinta de BaFe se ha convertido en un componente clave de la sociedad de la información actual.
Archivado fiable de datos protegidos en una cinta magnética
Algunos datos, aunque no se acceda a ellos con regularidad, siguen siendo datos de importancia crítica y no pueden perderse bajo ningún concepto. Para archivar los datos se requiere un soporte que pueda preservar grandes volúmenes de datos a largo plazo con un riesgo mínimo de pérdida y con unos costes iniciales y de explotación razonables. La cinta magnética de BaFe cumple todas estas condiciones mejor que ningún otro soporte. Como ejemplo de su uso eficiente, en 2011, el servidor de correo electrónico de una empresa de IT de renombre sufrió un fallo del sistema y un gran volumen de correos electrónicos quedó inaccesible temporalmente. Las copias de seguridad en cinta magnética salvaron la vida a la empresa al permitirles restaurar rápidamente todos los correos electrónicos perdidos.
Rompiendo la barrera de la capacidad de almacenamiento
Sin embargo, el futuro de la cinta magnética no parecía tan brillante. Mientras que el volumen de datos mundial seguía creciendo a un ritmo increíble, estaba claro que, a pesar de los avances, la capacidad de almacenamiento de datos de la cinta de partículas metálicas estándar pronto se convertiría en un factor limitante importante. Fujifilm rompió esta barrera mediante la comercialización de un nuevo producto magnético: BaFe.
La capacidad de datos de la cinta magnética está determinada por el número de partículas magnéticas presentes en su capa magnética. Un cartucho de cinta de BaFe puede contener partículas magnéticas a una densidad superior que un cartucho de cinta de partículas metálicas convencional. De hecho, actualmente Fujifilm ha desarrollado la cinta prototipo de BaFe que podría contener aproximadamente 220 terabytes de datos sin comprimir si fuera en un cartucho estándar — la capacidad récord del mundo es 88 veces superior a la de la cinta de partículas metálicas convencionales (Investigación de Fujifilm a fecha de abril de 2015).
Las partículas de BaFe son extremadamente pequeñas, mientras que su forma permite una orientación de alta densidad en dirección perpendicular. Asimismo, su fuerza magnética coerciva (el grado en el que retienen su magnetización) es también grande. Las partículas pueden empaquetarse con densidad con escaso riesgo de reversión de la magnetización, lo que mejora la estabilidad del almacenamiento.
Investigación de un nuevo soporte de almacenamiento magnético
Desarrollar una nueva solución de cinta magnética supone mucho más que desarrollar el material magnético avanzado en sí mismo. También se requiere el cabezal magnético para leer y escribir los datos en la capa magnética, así como la unidad para integrar tanto la cinta como el cabezal. Juntos estos componentes hacen posible el archivado y restauración de datos.
Aunque los fabricantes de las unidades han hecho todo lo posible por desarrollar y suministrar el mejor hardware posible para las aplicaciones de cinta metálica, la industria sabía que finalmente alcanzarían el límite físico de tamaño para las partículas metálicas, que a su vez limitarían la densidad de las partículas en la cinta. BaFe simplemente mostraba una mejores características y Fujifilm creía que la cinta de BaFe sustituiría completamente a la cinta de partículas metálicas.
En 1992, Fujifilm inició su investigación sobre BaFe como un soporte de cinta de almacenamiento de nueva generación. En ese momento, Fujifilm producía una cinta de partículas metálicas que era tecnológicamente una de las mejores del mercado, aunque la competencia iba a paso lento pero firme acortando distancias: “A este ritmo, finalmente nos adelantarán. Para presentar la BaFe como un material nuevo, debemos demostrar la sobrecogedora superioridad de la densidad de grabación.” Esta sensación de emergencia es la que sintieron los ingenieros de Fujifilm.
Una última oportunidad—y un avance bien grande
A pesar de las grandes esperanzas, alcanzar los resultados necesarios resultó ser muy difícil. Una barrera importante era el pequeño tamaño de las partículas de BaFe. Mientras que esta característica permitió empaquetar las partículas unas más cerca de las otras, pero también dificultó su manipulación en otros aspectos.
Los ingenieros de Fujifilm consiguieron recubrir la cinta con partículas de BaFe con una densidad ultra alta y en un patrón estable y uniforme a nanoescala. Aunque habían creado un prototipo de cinta de almacenamiento magnética con una densidad de grabación de área líder del mundo, no eran capaces de escribir y leer datos de la cinta con los cabezales de la cinta convencional y por lo tanto no podían confirmar el rendimiento del prototipo.
Los ingenieros concluyeron que los cabezales de cinta convencional diseñados para la cinta metálica no eran capaces de leer la cinta de BaFe debido al grado reducido de magnetización mostrado por las partículas de BaFe. En este punto, se les ocurrió la idea de desarrollar su propio cabezal de cinta alterando un cabezal de alta sensibilidad cuyo uso estaba previsto para los discos duros—aunque la arquitectura del cabezal de un disco duro difiere bastante de la del cabezal de una unidad de cinta. Entonces utilizarían este cabezal para crear un prototipo de sistema de evaluación original para confirmar el rendimiento de la cinta de BaFe.
Al modificar el hardware para adaptarse al soporte de almacenamiento, se dejó atrás la sabiduría convencional para lograr un avance clave por parte de los ingenieros de Fujifilm que estaban acostumbrados a ver cosas desde la perspectiva de un fabricante de cintas. Se decidió que este sería el experimento final y la última oportunidad de hacer realidad la cinta de BaFe. No obtener resultados significaría dejar de desarrollar proyectos.
La idea funcionó. Utilizando el cabezal de alta sensibilidad que habían fabricado especialmente, los ingenieros demostraron que su cinta de BaFe ofrecía el doble de capacidad de almacenamiento que la cinta de partículas metálicas de la época.
Algunos desafíos se afrontan major con principiantes
Antes de poder comercializar la cinta de BaFe, sin embargo, quedaba mucho trabajo por hacer. Una importante tarea era trabajar con IBM para evaluar el potencial de la cinta de BaFe. Dado que el equipo de IBM para evaluar la cinta magnética estaba diseñado para la cinta metálica, no se podía leer con precisión la señal de cinta de BaFe de Fujifilm. Asimismo, en vista que IBM seguía teniendo éxito con la cinta metálica, la empresa no estaba predispuesta a invertir en el desarrollo de nuevas tecnologías de unidad para diferentes tipos de cintas magnéticas. “Parece que tendremos que hacer nosotros mismos algunas investigaciones básicas sobre la evaluación,” fue la conclusión de los ingenieros de Fujifilm. Impasibles, se sumergieron en la tarea de desarrollar un sistema de evaluación con un cabezal de alta sensibilidad.
No cabe decir que esta siguiente etapa era de todo menos sencilla. La investigación básica sobre los cabezales y unidades de cinta estaba bien lejos del campo de experiencia de un fabricante de materiales como Fujifilm. Los ingenieros de Fujifilm formaron un equipo especial dentro de la empresa para investigar sobre un dispositivo que evaluase el verdadero rendimiento de la cinta de BaFe. Después de muchos esfuerzos, lograron demostrar la gran densidad de grabación de la cinta de BaFe de Fujifilm. Cinco años después de iniciar las primeras conversaciones con Fujifilm acerca de BaFe, IBM pudo realizar los experimentos en su nuevo soporte. IBM pronto confirmó el sorprendente rendimiento de la cinta de BaFe y acordó participar en una investigación y desarrollo conjuntos de la tecnología con Fujifilm.
Un ingeniero de Fujifilm comenta: “Éramos unos inexpertos totales en lo que respectaba a las unidades de cinta. Esto suponía que no teníamos ninguna idea preconcebida acerca de la tecnología cuando comenzamos. Dado que nunca habíamos desarrollado unidades de cinta de partículas metálicas, los resultados previos de rendimiento no eran una barrera psicológica. Aceptamos el desafío con determinación.”
Un futuro en el que todas las cintas magnéticas serán de BaFe
En 2011, Fujifilm lanzó el primer cartucho comercial de almacenamiento de datos de BaFe. Desde entonces, la capacidad de almacenamiento de la cinta de BaFe ha seguido creciendo a un ritmo rápido y todos los fabricantes de unidades actualmente ofrecen hardware para las aplicaciones de cinta de BaFe.
Los servicios de la nube y análisis de Big Data ahora controlan muchos aspectos de nuestra vida cotidiana y el Internet de las cosas (IoT, por su sigla en inglés) ya está pasando a ser algo familiar. El volumen de datos generados y transmitidos está creciendo a un ritmo acelerado, al igual que la frecuencia con la que accedemos a los datos y su valor. Sorprendentemente, una tecnología asociada con el siglo XX, la cinta magnética, tiene un papel importante que desempeñar en el futuro. Y la innovación de Fujifilm lograda en los materiales avanzados lo hizo posible.
