Orosz tudósok az Advanced Study Foundation (FPI) utasítására "örök lemezt" fejlesztenek ki az adatok tárolására. Egy kvarcüvegből készült eszköz, amely nem fél a tűztől, a víztől és a sugárzástól, 1 TB információt képes tárolni akár 100 ezer évig, míg a modern média legfeljebb 60 évig képes tárolni az adatokat - legyenek azok kormányzati dokumentumok vagy családi fotók. még ha el is felejti is az "örök korongot" valahol a Holdon több százezer évre, a kereső meg tudja nézni a rajta rögzített filmet.
Ivan Glebov, az Orosz Vegyi-Technológiai Egyetem üvegének lézeres nanoszerkezetét végző laboratóriumának vezetője, aki V. I. DI. Mendelejev - az Advanced Research Foundation egyik laboratóriuma.
Mi az az „örök pendrive”, amin dolgozik?
- Fejlődésünk legszorosabb meghatározása az "örök archív lemez" lehet. Ez egy rendkívül stabil adathordozó, amely egy femtoszekundumos lézer sugárzása által strukturált üveg nanostruktúrán alapul, vagyis olyan lézer, amely ultrarövid, több tíz vagy száz femtoszekundumos fényimpulzust generál, rendkívül magas csúcsteljesítmény mellett. Ez a projekt hivatalos neve.
Egyszerűbben kifejezve létrehozunk egy olyan fizikai adathordozót, amely korlátlan ideig tárolhatja a rajta rögzített információkat a mi szabványaink szerint. Ezenkívül meg kell védenie az információkat a "vészhelyzetek" ellen: tűz, sugárzás, elektromágneses hullámok ellen.
A projekt három összetevőből áll: média, adatrögzítő és olvasási technológiák. A "lemez" egy kvarcüveg CD formájában, standard átmérőjű - 12 cm, vastagság - 1,2 mm, súly - 300 g. … A jelenleg elért felvételi sebesség legalább 36 Mbps, ami megegyezik a Blu-Ray-vel. Az így kapott olvasási sebesség akár 50 Mbps.
Mi a lemez működési elve?
- Az információ rögzítésének és olvasásának elve hasonló az optikai lemezek (CD / DVD / Blue-Ray) elvéhez - egy "rögzítő" lézer segítségével az információkat tároló pontok jönnek létre a lemezben, hasonlóan a közönséges optikai lemezek mélyedéseihez. Az olvasó segítségével az adatokat továbbítják a fogadó eszközre, feldolgozzák és audio, video, grafikus vagy szöveges adatok formájában továbbítják a számítógépbe.
Promóciós videó:
Miért van szükséged egy "örök lemezre", tekintettel a világon elérhető információk tárolásának sokféle lehetőségére?
- Az emberiség több mint 10 ezer éve tárol információkat, és ez idő alatt új információs médiumokat hoz létre: a barlangok falától, papiruszlapoktól és ékírásos tábláktól kezdve a mágneses és optikai lemezekig.
De a modern médiában tárolt adatok eltarthatósága elenyésző még a nyomtatott könyvekhez vagy agyagtáblákhoz képest is. Ha a modern történészeknek sikerül információkat kinyerniük a megtalált, több mint 1000 éves kéziratokból, akkor a jövő történészei nem fogják tudni kinyerni az információkat a modern adathordozókról.
A legnépszerűbb adathordozókon - merevlemezeken (HDD / SSD) a gyártók szerint az adatok átlagos tárolási ideje legfeljebb 50 év, optikai lemezeken (CD / DVD / Blu-Ray) - legfeljebb 60 év, szalagos adathordozókon (adatfolyamok), az optimista előrejelzések szerint az információk akár 100 évig is tárolhatók. Így a levéltári tárolást igénylő információk 100 évnél hosszabb megőrzése veszélyben van. Szükség van az információk rendszeres átírására és kötelező biztonsági mentésére, ami egyrészt nagymértékben megnöveli az adatok tárolásának költségeit, másrészt növeli annak valószínűségét, hogy egy új adathordozóra történő átvitel során elveszik az információk egy része.
Meddig tárolhatja az "örök lemez" az információkat?
- Projektünk egy olyan adathordozó létrehozására irányul, amely több mint 10 ezer évig képes információkat tárolni: ez hosszabb, mint a Cheops-piramis építésének feltételezett ideje óta. Normál tárolási körülmények között 100 ezer év elteltével is minimális hibákkal lehet majd lemezt olvasni. Ezenkívül az "örök korongunk" kozmikus sugárzás mellett képes lesz ellenállni a tűznek, az áradásnak és akár egy hosszú repülésnek is.
A projekt megvalósítása mely szakaszban van?
- A projekt 2015-ben kezdődött és három évre készült. Céljaink a következők voltak: technológia fejlesztése az információk kvarclemezen történő rögzítésére / olvasására, a szükséges hordozóanyag kiválasztása és létrehozása, és ami a legfontosabb, a cél műszaki mutatók elérésének lehetőségének megerősítése. Ezeket a célokat most sikerült megvalósítani.
Most kapcsolatot létesítünk a technológia potenciális fogyasztóival, és felkészülünk a fejlesztési munkák megkezdésére 2018-ban.
Mikor számíthatunk az örök korong megjelenésére a piacon?
- Tervezzük, hogy 2019-ig az Orosz Könyvkamrával, az Orosz Állami Könyvtárral, egyes állami levéltárakkal együtt kísérleti projekteket indítunk, 2021-re pedig kísérleti gyártást tervezünk elindítani, hogy az "örök korong" kerüljön a kereskedelmi piacra.
Vagyis a hadsereg, a kormányzati szervek, a levéltárak lesznek az új technológia fő fogyasztói?
- A technológiai alkalmazásnak két fogalma van. Az első a dokumentációs tartalékalapok. Vannak olyan tárolók, amelyek biztonsági másolatát tartalmazzák a különösen értékes dokumentumokról - kormányzati, kulturális, tudományos, mérnöki stb. Az ilyen tárolók különösen magas kockázatú létesítményekben helyezkednek el, például vegyi üzemekben vagy atomerőművekben. Baleset, terrortámadás vagy háború esetén ezek az alapok lehetővé teszik az adatok helyreállítását. Az ilyen alapokban az információkat nyomtatott dokumentumok, kézzel írt anyagok vagy digitális dokumentumok mikrofotóinak formájában tárolják, amelyek ugyanabban a tűzben elpusztulhatnak. Az örök lemezek segítenek megoldani ezt a problémát.
A második koncepció az adattárolás. A nagy informatikai vállalatok átállnak a tárolt információk "hőmérséklet" felosztására: a "forró" adatok folyamatosan, nagy sebességgel állnak rendelkezésre az SSD-hordozókon; A "meleg" adatokhoz ritkábban férnek hozzá, a hozzáférési sebesség alacsonyabb és a HDD adathordozók használhatók; A "hideg" adatokhoz ritkán férnek hozzá, a sebesség itt csekély jelentőségű, a lényeg a megbízhatóság és a biztonság, valamint az alacsony tárolási költség.
Számos informatikai vállalat, mint például a Facebook, optikai lemezeket (DVD / Blu-Ray) használ hűtőtárolásra. Ez megtakarítja az olyan adatok tárolásának költségeit, amelyek esetleg nem igényelhetők, például fotók milliói tetszés nélkül, mert az archívum optikai lemezeken történő karbantartásához nem kell folyamatosan energiát költeni, csak a megfelelő időben kell letekerni őket. De az SSD és a HDD készenléti állapotban is hatalmas mennyiségű energiát fogyaszt. Az "örök" üveglemezek kiváló megoldást jelenthetnek a "hideg" adattárolásra - "rengeteg" fotó tárolható az "információs permafrost" -ban.
Így az "örök lemezek" fő fogyasztói levéltárak, múzeumok, könyvtárak, kormányzati szervek, hadsereg, bankok, állami vállalatok vállalkozásai lesznek, amelyeknek fokozott jelentőségű információkat kell tárolniuk: a kormányzati dokumentumok digitális másolatai, a jelentések, a könyvtári és a múzeumi alapok. Ezenkívül az "örök lemezt" széles körben követelni fogják a "hideg" adattárolást használó informatikai vállalatok. Az előrejelzések szerint 2020-ra több mint 44 millió TB (44 Zettabájt) adat halmozódik fel a világon, vagyis rengeteg informatikai vállalat - fejlesztésünk potenciális fogyasztója - lesz.
Lesz-e elérhető a média a szélesebb piacon? Mennyibe fog kerülni?
„Adattárolási technológiát hozunk létre, amelyet mindenképpen el kell adni. Már most, a tudományos és mérnöki kutatások szakaszában, együttműködésre irányuló javaslatokat kapunk mind az állami vállalatoktól, mind az informatikai magánvállalatoktól.
Maga a média költsége, valamint az adatrögzítő és olvasó eszközök költségei ma már nehezen meghatározhatók, mert a projekt a technológia és a prototípus fejlesztésének szakaszában van. Másrészt a kvarcüveg gyártási költsége többszörösen alacsonyabb, mint más optikai anyagoké, és gyártását Oroszország vezető üvegvállalkozásai határozzák meg. Vagyis maga az információhordozó gyártása viszonylag olcsó lesz, és az Orosz Föderációban fogják gyártani. Feltételezhető, hogy egy "lemez" költsége arányos lesz egy modern cserélhető merevlemez költségével.
Mennyi ennek a közegnek a tárolókapacitása?
- A technológia fejlesztésének jelenlegi szakaszában elértük a 25 GB-os tárhelyet, amely hasonló a DVD-hez és a Blue-Ray-hez. Kutatásunk azonban azt mutatja, hogy ezen az adathordozón 1 TB-ig meg lehet növelni az adatrögzítési sűrűséget, amely más optikai lemezek számára nem érhető el, és a hordozható merevlemezek előjoga.
Lehetséges-e felülírni a "lemezen" lévő információkat?
- A fejlesztendő adathordozó típusa: "egyszer írjon, olvasson el sok" (WORM - egyszer írjon, ha sokszor olvasott), vagyis nem írható újra, ami különösen fontos a kritikus dokumentumok esetében. Biztos lehet benne, hogy senki nem törli, felülírja vagy megváltoztatja az adatokat. Bizonyos dokumentumok megerősítésére használt digitális aláírások vagy tanúsítványok a média teljes használatának időtartama alatt is relevánsak lesznek, ezeket nem kell frissíteni.
Az „Örök korong” képes ellenállni a tűznek, az áradásnak és a sugárzásnak. És milyen körülmények között hajtották végre a vizsgálatokat?
- Az információ tárolásának minden fizikai korlátozása csak annak az anyagnak a végső szilárdságának tudható be, amelyből a hordozó készül. Ellentétben a DVD-kkel, a Blu-Ray lemezekkel, amelyek egymással összekapcsolt műanyag rétegekből készülnek, vagy a kevésbé ismert M-Disc lemezekre, amelyek gyártói akár 1000 éves tárolási időt feltételeznek, az általunk kifejlesztett "örök lemez" egy monolit lemez kvarcüvegből, rétegek nélkül. A lemez információit a nanoszkópban rögzítik az üvegszerkezetben.
A kvarcüveg ellenáll a magas hőmérsékletnek, ellenáll az agresszív kémiai környezeteknek, és nem hat rá az elektromágneses sugárzás, amely könnyen károsíthatja a merevlemezeket. Megvizsgáltuk a lemezek szilárdságát, összenyomódását, leesését, a magas hőmérsékletekkel szembeni ellenállást és az éles hőmérsékleti eséseket, a sugárzást és a kémiai ellenállást. Ha megpróbálja, a lemezünk megszakadhat, de egyrészt ez a probléma könnyen megoldható egy ütésálló tokkal, másrészt az ilyen lemezeket nem állítólag állandóan a zsebünkben hordják - helyhez kötött használatra szánják őket.
A lemezünk napközben akár 1000 Celsius-fokos hőmérsékletet is elérhet, és az információk kiolvashatók belőle. Sőt, kutatásaink kimutatták, hogy még a termikus sokk, amikor a lemezt egy 900 Celsius fokos sütőből hideg vízbe mozgatják, nem vezet hibákhoz vagy jelentős hibákhoz az információk olvasásában. Ez a tulajdonság nagyon fontos a tűzesetek oltásakor, mert a zárt helyiségekben zajló háztartási tűz következtében az összes ismert adathordozó fizikailag megsemmisül, és az azokból származó adatok teljesen elvesznek. Ez releváns a stratégiai jelentőségű archívumok, a kormányzati és katonai intézmények esetében, ahol az információk megőrzése a legfontosabb feladat.
Ami a sugárzási ellenállást illeti, a lemezek egy napig képesek ellenállni a reaktor aktív részének közelében, és az üveg kémiai ellenállása több nagyságrenddel magasabb, mint a DVD / Blu-Ray lemezeké. A kifejlesztett információhordozó elküldhető űrutazásra, és ügyeljen arra, hogy az adatok korlátozott ideig biztonságban maradjanak megnövekedett sugárzás esetén.
Egyszerűen fogalmazva: egy ilyen korong sokáig feküdhet a Hold felszínén, majd megnézhetünk egy rajta felvett filmet. Ez a fejlemény garantálja, hogy Oroszország és az emberiség teljes története örökre üveglemezre kerül, mondhatni, soha nem fog eltűnni.
Külföldön fejlesztik az információ örök tárolására szolgáló eszközöket? Miben különböznek a tervétől?
- Világszerte különböző adathordozókat fejlesztenek, amelyek hosszú távú információ-tárolást biztosítanának. A Microsoft vizsgálja az információk DNS-ben történő tárolásának lehetőségét, kollégáik, szintén az Egyesült Államokból, tanulmányozzák az adatok gyémántokban történő tárolásának folyamatait, de a meglévő fejlesztések nagy része távol áll a projektünkben elért eredményektől.
A miénkhez hasonló fejlesztés - szilícium-dioxid-üvegbe történő adatrögzítés - a Hitachi laboratóriumban történt. Azt ígérték, hogy egy kész terméket 2015-ben forgalomba hoznak, de egyelőre csak egy kis üvegdarabot mutattak, néhány bit adattal. És ez a fő különbség a Hitachi megközelítése és technológiánk között - az adatrögzítési sűrűség között. Adathordozóikon az információkat 3D formátumban rögzítik, de létrehozunk egy többszintű (5D) optikai memóriát, ahova minden egyes pontban nem egy, hanem legalább 3 bit információt írunk.
Interjú: Dmitry Strugovets