Ruski znanstveniki po navodilih Fundacije za napredne študije (FPI) razvijajo "večni disk" za shranjevanje podatkov. Naprava iz kremenčevega stekla, ki se ne boji ognja, vode in sevanja, bo lahko shranila 1 TB informacij do 100 tisoč let, sodobni mediji pa bodo lahko podatke, najsi gre za vladne dokumente ali družinske fotografije, hranili v najboljšem primeru 60 let. tudi če boste na več sto tisoč let nekje na Luni pozabili "večni disk", si bo najditelj lahko ogledal film, posnet na njem.
Ivan Glebov, vodja laboratorija za lasersko nanostrukturiranje stekla na ruski univerzi za kemijsko tehnologijo po imenu V. I., je v intervjuju za TASS spregovoril o trenutnem stanju razvoja in možnostih njegove uporabe. DI. Mendeleev - eden od laboratorijev Fundacije za napredne raziskave.
Kaj je "večni bliskovni pogon", na katerem delate?
- Najbližja opredelitev našega razvoja je lahko "večni arhivski disk". Gre za ultrastabilen nosilec podatkov, ki temelji na steklu, nanostrukturiranem s sevanjem femtosekundnega laserja, to je laser, ki ustvarja ultra kratke, desetine ali stotine femtosekund svetlobnih impulzov z izjemno visoko maksimalno močjo. To je uradno ime projekta.
Preprosto povedano, ustvarimo fizični medij, ki bi lahko v skladu z našimi standardi neomejeno shranil podatke, ki so na njem zapisani. Poleg tega mora varovati informacije pred "izrednimi razmerami": požari, sevanje, elektromagnetno valovanje.
Projekt je sestavljen iz treh komponent: medijev, tehnologije snemanja podatkov in branja. "Disk" je kremenčev kozarec v obliki zgoščenke s standardnim premerom 12 cm, debelino - 1,2 mm, težo - 300 g. Snemanje se izvede s pomočjo femtosekundnega laserja, odčitavanje pa se opravi na podlagi enote za dinamično dvojno lomljenje, ki jo je razvil naš soizvajalec Raziskovalni inštitut "Polyus" … Trenutno dosežena hitrost snemanja je vsaj 36 Mbps, kar je enakovredno Blu-Rayu. Nastala hitrost branja je do 50 Mbps.
Kakšen je princip delovanja diska?
- Načelo snemanja in branja informacij je podobno kot pri optičnih diskih (CD / DVD / Blue-Ray) - s pomočjo "snemajočega" laserja se v disku ustvarijo točke, ki shranjujejo informacije, analogno jamam v običajnih optičnih diskih. Podatki se s pomočjo bralnika prenesejo v sprejemno napravo, obdelajo in vnesejo v računalnik v obliki zvočnih, video, grafičnih ali besedilnih podatkov.
Promocijski video:
Zakaj potrebujete "večni disk", glede na široko paleto načinov za shranjevanje informacij na svetu?
- Človeštvo hrani informacije že več kot 10 tisoč let in v tem času ustvarja nove nosilce informacij: od sten jam, listov papirusa in klinastih plošč do magnetnih in optičnih diskov.
Toda rok uporabnosti podatkov na sodobnih medijih je zanemarljiv tudi v primerjavi s tiskanimi knjigami ali glinenimi ploščami. Če bodo sodobni zgodovinarji uspeli pridobiti informacije iz najdenih rokopisov, starih več kot 1000 let, potem zgodovinarji prihodnosti ne bodo mogli pridobiti informacij iz sodobnih nosilcev podatkov.
Povprečna življenjska doba informacij na najbolj priljubljenih nosilcih podatkov - trdih diskih (HDD / SSD) po navedbah proizvajalcev ni večja od 50 let, na optičnih diskih (CD / DVD / Blu-Ray) - največ 60 let, na tračnih nosilcih (streamers), po optimističnih napovedih lahko podatke hranimo do 100 let. Tako je ogroženo ohranjanje informacij, ki zahtevajo arhivsko hrambo več kot 100 let. Potrebno je redno prepisovanje in obvezno varnostno kopiranje informacij, kar po eni strani močno poveča stroške shranjevanja podatkov, po drugi pa poveča verjetnost izgube nekaterih informacij pri prenosu na nov medij.
Kako dolgo lahko "večni disk" hrani podatke?
- Naš projekt je namenjen ustvarjanju nosilca podatkov, ki lahko hrani podatke več kot 10 tisoč let: to je dlje, kot je bilo od domnevnega časa izgradnje Keopsove piramide. Pod običajnimi pogoji shranjevanja bo mogoče podatke z diska brati z minimalnimi napakami tudi po 100 tisoč letih. Poleg tega bo naš "večni disk" sposoben prenesti ogenj, poplavo in celo dolg polet v razmerah kozmičnega sevanja.
V kateri fazi je zdaj izvajanje projekta?
- Projekt se je začel leta 2015 in je bil zasnovan tri leta. Naši cilji so bili: razvoj tehnologije za snemanje / branje informacij na kremenčevem disku, izbira in izdelava zahtevanega nosilnega materiala in, kar je najpomembneje, potrditev možnosti doseganja ciljnih tehničnih kazalcev. Ti cilji so zdaj doseženi.
Zdaj vzpostavljamo stike s potencialnimi porabniki te tehnologije in se pripravljamo na začetek razvojnih del v letu 2018.
Kdaj lahko pričakujemo, da se bo večni disk pojavil na trgu?
- Do leta 2019 načrtujemo začetek pilotnih projektov skupaj z Rusko knjižno zbornico, Rusko državno knjižnico in nekaterimi državnimi arhivi, do leta 2021 pa nameravamo začeti s pilotno proizvodnjo, da bi "večni disk" prišli na komercialni trg.
Se pravi, da bodo vojska, vladne agencije, arhivi postali glavni potrošniki nove tehnologije?
- Imamo dva koncepta uporabe tehnologije. Prva so sredstva iz rezerve dokumentacije. Obstajajo skladišča z varnostnimi kopijami posebej dragocenih dokumentov - vladnih, kulturnih, znanstvenih, inženirskih itd. Takšni skladiščni prostori so zlasti v visoko tveganih objektih, na primer v kemičnih obratih, jedrskih elektrarnah. V primeru nesreče, terorističnega napada ali vojne vam bodo ta sredstva omogočila obnovitev podatkov. Zdaj se v takih skladih hranijo informacije v obliki mikrofotokopij tiskanih dokumentov, ročno napisanih materialov ali digitalnih dokumentov, ki bi lahko propadli v istem požaru. Večni diski bodo pomagali rešiti to težavo.
Drugi koncept je shranjevanje podatkov. Velike informacijske korporacije prehajajo na "temperaturno" delitev shranjenih informacij: "vroči" podatki so na SSD medijih nenehno na voljo z veliko hitrostjo; Do "toplih" podatkov se dostopa manj pogosto, hitrost dostopa je manjša in uporabiti je mogoče HDD medije; Do "hladnih" podatkov se redko dostopa, hitrost je tu malo pomembna, glavna stvar sta zanesljivost in varnost ter nizki stroški shranjevanja.
Mnoga informacijska podjetja, kot je Facebook, uporabljajo hladilnike z optičnimi diski (DVD / Blu-Ray). S tem prihranite stroške shranjevanja podatkov, za katere lahko ostanejo nezahtevani, na primer milijoni fotografij brez všečkov, saj za vzdrževanje arhiva na optičnih diskih ni treba ves čas trošiti energije, le odviti jih je treba ob pravem času. Toda SSD in HDD porabijo ogromno energije tudi v stanju pripravljenosti. "Večni" stekleni diski so lahko odlična rešitev za "hladno" shranjevanje podatkov - "tone" fotografij lahko shranite v "informacijski permafrost".
Tako bodo glavni porabniki "večnih diskov" arhivi, muzeji, knjižnice, vladne agencije, vojska, banke, podjetja državnih korporacij, ki morajo hraniti podatke večjega pomena: digitalne kopije vladne dokumentacije, poročanja, knjižnične in muzejske sklade. Tudi "večni disk" bodo IT-podjetja, ki uporabljajo "hladno" shranjevanje podatkov, zelo zahtevala. Predvideva se, da se bo do leta 2020 na svetu zbralo več kot 44 milijonov TB (44 zettabajtov) podatkov, torej veliko IT podjetij - potencialnih potrošnikov našega razvoja.
Ali bodo mediji na voljo na širšem trgu? Koliko bo to stalo?
»Ustvarjamo tehnologijo shranjevanja, ki jo je vsekakor treba prodati. Že zdaj na stopnji znanstvenih in inženirskih raziskav prejemamo predloge za sodelovanje tako državnih korporacij kot zasebnih informacijskih podjetij.
Stroške samega medija, pa tudi stroške naprav za snemanje in branje podatkov, je zdaj težko določiti, ker je projekt v fazi razvoja tehnologije in prototipov. Po drugi strani je proizvodna cena kremenčevega stekla nekajkrat nižja od drugih optičnih materialov, njegova proizvodnja pa je vzpostavljena v vodilnih steklarskih podjetjih v Rusiji. To pomeni, da bo sam nosilec informacij relativno poceni za izdelavo in bo izdelan v Ruski federaciji. Predvidevamo lahko, da bodo stroški enega "diska" sorazmerni s stroški sodobnega odstranljivega trdega diska.
Kakšna je zmogljivost shranjevanja tega medija?
- V sedanji fazi tehnološkega razvoja smo dosegli 25 GB prostora za shranjevanje, kar je podobno kot DVD in Blue-Ray. Vendar pa naša raziskava kaže, da je mogoče na tem mediju povečati gostoto snemanja podatkov do 1 TB, kar je za druge optične diske nedosegljivo in je prednost prenosnih trdih diskov.
Ali bo mogoče podatke na "disk" prepisati?
- Vrsta medija, ki se razvija, je "piši enkrat, preberi več" (WORM - piši enkrat preberi veliko), to pomeni, da ni mogoče ponovno zapisati, kar je še posebej pomembno za kritične dokumente. Lahko ste prepričani, da podatkov nihče ne bo izbrisal, prepisal ali spremenil. Digitalni podpisi ali potrdila, ki se uporabljajo za potrditev nekaterih dokumentov, bodo pomembni tudi v celotnem obdobju uporabe medija, zato jih ni treba posodabljati.
"Večni disk" lahko prenese požar, poplave in sevanje. In pod kakšnimi pogoji so bili opravljeni testi?
- Vse fizične omejitve hrambe informacij so posledica samo trdnosti materiala, iz katerega je izdelan nosilec. Za razliko od DVD-jev, diskov Blu-Ray, ki so narejeni iz medsebojno povezanih plastičnih plasti, ali manj znanega M-diska, za katerega proizvajalci postulirajo do 1000 let, je "večni disk", ki smo ga razvili, monolitni disk iz kremenčevega stekla brez kakršnih koli plasti. Informacije na disku se zabeležijo v nanometru v stekleni strukturi.
Kremenčevo steklo lahko prenese visoke temperature, je odporno na agresivno kemično okolje in nanj ne vpliva elektromagnetno sevanje, ki lahko zlahka poškoduje trde diske. Testirali smo diske na trdnost, kompresijo, padec, odpornost na visoke temperature in ostre padce temperature, odpornost na sevanje in kemikalije. Če poskusite, se naš disk lahko zlomi, toda prvič lahko to težavo enostavno odpravite z zaščitnim ohišjem, drugič pa takšnih diskov ne bi smeli imeti nenehno v žepu - namenjeni so za stacionarno uporabo.
Naš disk je lahko podnevi pri temperaturah do 1000 stopinj Celzija in z njega lahko beremo informacije. Poleg tega so naše raziskave pokazale, da tudi toplotni udar s premikanjem diska iz pečice s temperaturo 900 stopinj Celzija v hladno vodo ne povzroči napak ali večjih napak pri branju informacij. Ta lastnost je zelo pomembna pri gašenju požarov, saj so zaradi požara v zaprtih prostorih vsi znani nosilci podatkov fizično uničeni in podatki z njih popolnoma izgubljeni. To je pomembno za arhive strateškega pomena, vladne in vojaške institucije, kjer je ohranjanje informacij prevladujoča naloga.
Kar zadeva odpornost na sevanje, lahko diski zdržijo en dan v bližini aktivnega dela reaktorja, kemična odpornost stekla pa je za nekaj redov večja od DVD / Blu-Ray diskov. Razvitega nosilca informacij lahko pošljete na vesoljska potovanja in poskrbite, da bodo podatki v pogojih povečanega sevanja neomejeno varni.
Preprosto povedano, tak disk lahko dolgo leži na površini Lune, nato pa si lahko ogledamo film, posnet na njem. Ta razvoj zagotavlja, da bo celotna zgodovina Rusije in človeštva na stekleni disk, lahko bi rekli, za vedno zabeležena in nikoli ne bo izginila.
Ali se naprave za večno shranjevanje informacij razvijajo v tujini? V čem se razlikujejo od vašega oblikovanja?
- Po vsem svetu se zdaj razvijajo različni nosilci podatkov, ki bi zagotavljali dolgoročno shranjevanje informacij. Microsoft preiskuje možnost shranjevanja informacij v DNK, njihovi kolegi, tudi iz ZDA, preučujejo procese shranjevanja podatkov v diamantih, vendar je večina obstoječih dosežkov daleč od rezultatov, pridobljenih v našem projektu.
Podoben razvoj kot naš - snemanje podatkov v kremenovem steklu - je bil izveden v laboratoriju Hitachi. Obljubili so, da bodo končni izdelek na trg izdali leta 2015, vendar so doslej pokazali le majhen košček stekla z nekaj bitnimi podatki. In to je glavna razlika med Hitachijevim pristopom in našo tehnologijo - gostoto snemanja podatkov. Na njihove medije se informacije zapisujejo v 3D formatu, vendar ustvarimo večnivojski (5D) optični pomnilnik, kamor na vsaki točki zapišemo ne enega, ampak vsaj 3 bite informacije.
Razgovor opravil Dmitrij Strugovec
