|  | 24 октября 2013 | Информационные технологии

Создан диск, способный обеспечить сохранность записанных на него данных в течение миллиона лет

Запись информации на диск


В 1956 году компания IBM выпустила первый компьютер, способный хранить данные на магнитном жестком диске. В системе IBM 305 RAMAC использовалось пятьдесят 24-дюймовых дисков, суммарная емкость которых составляла 5 мегабайт, что было весьма внушительным объемом на тот момент времени. Сегодня же совсем нетяжело приобрести диски, способные хранить 1 терабайт данных на одной 3.5-дюймовой пластине. Но, несмотря на такое увеличение показателя плотности записи информации и эффективности использования энергии, одна характеристика магнитных дисков осталась неизменной - данные, записанные на такие диски, могут храниться максимум в течение десятилетия.

Столь короткий срок жизни данных поднимает одну интересную проблему. Каким образом мы можем сохранить наиболее важные данные человеческой цивилизации для того, чтобы ими смогли пользоваться наши далекие потомки? Другими словами, какая технология может обеспечить достоверное хранение данных в течение срока в один миллион лет или более?

Одним из вариантов ответа на предыдущий вопрос является результаты работы Жероана де Ври (Jeroen de Vries) и группы его коллег из университета Твенте (University of Twente) в Нидерландах. Эти исследователи разработали и изготовили опытные образцы дисков, которые способны хранить данные в течение вышеупомянутых промежутков времени. Для проверки разработанной ими технологии были использованы тесты ускоренного старения, которые подтвердили, что изготовленные диски могут обеспечить сохранность данных в течение более одного миллиона лет.

Создавая "долгоиграющий" диск, исследователи руководствовались некоторыми теориями, описывающими процессы старения. Конечно, невозможно провести эксперимент по старению в режиме реального времени, особенно когда периоды времени исчисляются миллионами лет, но есть способы искусственно ускорить процессы старения.

Использованная исследователями идея заключается в том, что данные должны храниться в среде какого-либо материала, находящегося в самом низком энергетическом состоянии, и каждые единицы данных должны быть отделены друг от друга и от окружающей среды достаточно сильными энергетическими барьерами. Из-за этого, для изменения состояния записанной единицы информации сначала придется затратить немалое количество энергии на преодоление энергетического барьера.

Вероятность преодоления вышеуказанного энергетического барьера определяется законом Аррениуса (Arrhenius law), который связывает вероятность преодоления энергетического барьера с температурой, значением постоянной Больцмана и некоторыми другими физическими факторами. Этот закон также принимает в расчет процессы колебания атомов, что позволяет рассчитать частоту случаев преодоления энергетического барьера. Проведенные исследователями вычисления показали, что для того, чтобы обеспечить сохранность данных в течение миллиона лет требуется энергетический барьер от 63 до 70 KBT, что без труда реализуется с помощью существующих на сегодняшний день технологий.

Для подтверждения своих теоретических выкладок исследователи создали диск, который имеет достаточно простую конструкцию, данные хранятся в виде образов линий, запечатленных на тонком металлическом диске, покрытом защитным слоем. Материалом для диска стал вольфрам, выбранный из-за его высокой механической прочности, низкого коэффициента теплового расширения и температуры плавления, которая составляет 3422 градуса по шкале Цельсия. В качестве защитного слоя выступает покрытие из нитрида кремния (Si3N4), материала, который обладает высокой механической прочностью и низким коэффициентом теплового расширения. Используя обычные методы производственной литографии, исследователи записали данные на поверхность диска, закодировав их в форме QR-кодов и упорядочив эти коды в виде концентрических линий, шириной 100 нанометров.

Согласно закону Аррениуса, диск, способный хранить данные в течение миллиона лет, должен был продержаться 1 час при температуре 445 градусов по шкале Кельвина. Опытные диски без затруднений прошли этот тест. Более того, диски пережили без потери информации подъем до температуры в 848 градусов Кельвина, но дальнейшее повышение температуры привело к утере существенного количества информации.

Конечно, в достоверности проведенных тестов есть некоторая доля сомнений. Ведь теория ускоренного старения применима только лишь при определенном наборе условий и она, никоим образом не может учесть различных непредвиденных обстоятельств. Трудно себе представить, как вольфрамовые диски смогут пережить катастрофу от падения метеорита, ведь такой диск будет безнадежно испорчен даже при температуре, возникающей при обычном пожаре. Но Жероан де Ври уверен, что он с коллегами, используя полученный опыт, сможет вскоре сделать более надежные системы долговременного хранения информации, которые позволят в рамках программ, подобных программе Last Pictures или Rosetta Project, сохранить данные человеческой цивилизации для наших далеких потомков.




Ключевые слова:
Диск, Информация, Срок, Хранение, Старение, Вольфрам, Покрытие, Защита, Тест, Данные, Человечество, Цивилизация

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новая технология оптической записи обеспечит срок хранения информации, сопо ...
  • Оптические диски, хранящие информацию в пяти измерениях, обеспечат сохранно ...
  • Данные, записанные на сапфировом диске, смогут пережить человеческую цивили ...
  • Новые "каменные" оптические диски обеспечат сохранность данных в течение ...
  • Новое устройство компании GE может записать на диск 500 Гб данных со скорос ...




  • 24 октября 2013 08:49
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3860
    1 час при температуре 445 градусов по шкале Кельвина

    Это 172 градуса Цельсия. Что то мне сильно сомнительно, что час при такой температуре эквивалентен миллиону лет при нормальных условиях.


    --------------------
        
    24 октября 2013 16:29
    #2 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 503
    Материалом для диска стал вольфрам, выбранный из-за его высокой механической прочности, низкого коэффициента теплового расширения и температуры плавления, которая составляет 3422 градуса по шкале Цельсия. В качестве защитного слоя выступает покрытие из нитрида кремния (Si3N4), материала, который обладает высокой механической прочностью и низким коэффициентом теплового расширения.

    По-моему, такой выбор материалов - просто нелепость. Их же собственный эксперимент это и подтвердил. Какой смысл выбирать металл с температурой плавления >3000гр, если уже при 800 данные разрушаются? Причем, почти наверняка разрушаются не из-за плавления металла, а из-за того, что его коэф. теплового расширения намного больше, чем у защитного слоя, и они просто механически стираются в месте контакта. Нужны материалы с максимально близкими тепло-механическими характеристиками.
    И второй момент, который никак не проверялся - бомбардировка космическими частицами высоких энергий. Там такие значения кинетических энергий, что никакие молекулярные структуры ни с какими барьерами не устоят. За миллион лет они изрешетят этот диск во всех направлениях. От этого можно защититься либо укрупняя сами ячейки памяти, чтобы локальные разрушения внутри ячейки не меняли ее значение, либо использовать методы избыточного кодирования, чтобы при частичной потере данные все равно можно было полностью восстановить. Либо и то и другое одновременно.
        
    24 октября 2013 16:30
    #3 Написал: roman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 149
    И при этом некоторые умудряются верить, что до нас на Земле была более развитая цивилизация, от которой даже малейшего следа не осталось)) Тут блин диск миллион лет служит)
        
    24 октября 2013 20:40
    #4 Написал: HeavyGait

    Публикаций: 3
    Комментариев: 531
    Цитата: roman
    Тут блин диск миллион лет служит


    Пока он прослужил только один час smile А "миллион лет" - это такой рекламный ход. Пока, во всяком случае.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.