Venäläiset tutkijat kehittävät Advanced Study -säätiön (FPI) ohjeiden mukaan "ikuista levyä" tietojen tallentamiseksi. Kvartsilasista valmistettu laite, joka ei pelkää tulta, vettä ja säteilyä, pystyy tallentamaan 1 teratavun tietoa jopa 100 tuhatta vuotta, kun taas nykyaikaiset tiedotusvälineet pystyvät tallentamaan tietoja - olivatpa ne sitten valtion asiakirjoja tai perhekuvia - parhaimmillaan 60 vuoden ajan. vaikka unohdat "ikuisen levyn" jonnekin kuuhun satoja tuhansia vuosia, etsijä voi katsella siihen tallennettua elokuvaa.
Ivan Glebov, Venäjän kemian tekniikan yliopiston lasin nanostruktuurilaboratorion johtaja, nimetty V. I.: n mukaan, kertoi TASS: n haastattelussa nykytilanteesta ja sen soveltamisen näkymistä. DI. Mendelejev - yksi Advanced Research Foundationin laboratorioista.
Mikä on "ikuinen flash-asema", jota työskentelet?
- Lähin määritelmä kehityksellemme voi olla "ikuinen arkistolevy". Se on äärimmäisen kestävä tietoväline, joka perustuu lasin nanorakenteeseen femtosekunnin laserin säteilyllä, eli laserilla, joka tuottaa ultralyhyen, kymmeniä tai satoja femtosekunteja, valopulsseja, joilla on erittäin korkea huipputeho. Tämä on projektin virallinen nimi.
Yksinkertaisesti sanottuna luomme fyysisen tietovälineen, joka pystyy tallentamaan siihen tallennetut tiedot rajoittamattoman ajan standardiemme mukaisesti. Lisäksi hänen on suojattava tietoja "hätätilanteilta": tulipaloilta, säteilyltä, sähkömagneettisilta aaltoilta.
Projekti koostuu kolmesta osasta: media, tietojen tallennus ja lukutekniikka. "Disk" on CD-muodossa oleva kvartsilasi, jonka halkaisija on 12 cm, paksuus - 1,2 mm, paino - 300 g. Nauhoitus suoritetaan femtosekunnin laserilla, lukeminen tapahtuu yhteistyökumppanimme tutkimuslaitoksen "Polyus" kehittämän dynaamisen kaksimurtuma-analyysiyksikön perusteella … Tällä hetkellä saavutettu tallennusnopeus on vähintään 36 Mbps, mikä vastaa Blu-Ray-ääntä. Tuloksena oleva lukunopeus on jopa 50 Mbps.
Mikä on levyn toimintaperiaate?
- Tietojen tallentamisen ja lukemisen periaate on samanlainen kuin optisten levyjen (CD / DVD / Blue-Ray) periaate - "tallennus" -laserin avulla levylle luodaan tietoja tallentavia pisteitä, analogisesti tavallisten optisten levyjen kuoppien kanssa. Lukijan avulla data siirretään vastaanottavaan laitteeseen, käsitellään ja syötetään tietokoneelle ääni-, video-, graafisen tai tekstidatan muodossa.
Mainosvideo:
Miksi tarvitsemme "ikuisen levyn", kun otetaan huomioon maailmassa käytettävissä oleva laaja valikoima tapoja tallentaa tietoa?
- Ihmiskunta on tallentanut tietoa yli kymmenentuhatta vuotta ja luonut tänä aikana uusia tietovälineitä: luolien seinistä, papyrus- ja kiilotableteista magneettisiin ja optisiin levyihin.
Mutta tietojen säilyvyys nykyaikaisessa mediassa on merkityksetön jopa painettuihin kirjoihin tai savitabletteihin verrattuna. Jos nykyaikaiset historioitsijat onnistuvat poimimaan tietoja löydetyistä käsikirjoituksista, jotka ovat yli 1000 vuotta vanhoja, tulevaisuuden historioitsijat eivät voi poimia tietoja nykyaikaisista tietovälineistä.
Tietojen keskimääräinen säilyvyysaika suosituimmilla tallennusvälineillä - kiintolevyillä (HDD / SSD) on valmistajien mukaan enintään 50 vuotta, optisilla levyillä (CD / DVD / Blu-Ray) - enintään 60 vuotta nauhalla (streamerit), optimististen ennusteiden mukaan tietoja voidaan säilyttää jopa 100 vuotta. Siksi arkistointivarastointia vaativien tietojen säilyttäminen yli 100 vuoden ajan on uhattuna. Tietojen säännöllinen uudelleenkirjoittaminen ja pakollinen varmuuskopiointi on tarpeen, mikä toisaalta lisää huomattavasti tietojen tallentamisen kustannuksia ja toisaalta lisää todennäköisyyttä menettää osa tiedoista siirrettäessä uuteen tietovälineeseen.
Kuinka kauan "ikuinen levy" voi tallentaa tietoja?
- Projektimme on omistettu sellaisen tietovälineen luomiselle, joka kykenee tallentamaan tietoja yli 10 tuhatta vuotta: tämä on pidempää kuin oletettiin Cheops-pyramidin oletetun ajankohdasta lähtien. Normaaleissa varastointiolosuhteissa on mahdollista lukea tietoja levyltä minimaalisilla virheillä jopa 100 tuhannen vuoden kuluttua. Lisäksi "ikuinen levy" pystyy kestämään tulen, tulvan ja jopa pitkän lennon kosmisen säteilyn olosuhteissa.
Missä vaiheessa projektin toteutus on nyt?
- Hanke alkoi vuonna 2015 ja suunniteltiin kolmeksi vuodeksi. Tavoitteenamme olivat: tekniikan kehittäminen tietojen tallentamiseksi / lukemiseksi kvartsilevylle, tarvittavan kantoaineen valitseminen ja luominen sekä ennen kaikkea vahvistus mahdollisuudesta saavuttaa kohdetekniset indikaattorit. Nämä tavoitteet on nyt saavutettu.
Olemme nyt luomassa kontakteja tämän tekniikan potentiaalisiin kuluttajiin ja valmistautumassa kehitystyön aloittamiseen vuonna 2018.
Milloin voimme odottaa ikuisen levyn ilmestyvän markkinoille?
- Suunnittelemme käynnistää pilottihankkeita yhdessä Venäjän kirjakamarin, Venäjän valtion kirjaston, joidenkin valtion arkistojen kanssa vuoteen 2019 mennessä, ja vuoteen 2021 mennessä käynnistämme pilottituotannon "ikuisen levyn" tuomiseksi kaupallisille markkinoille.
Toisin sanoen armeijasta, valtion virastoista, arkistoista tulee uuden tekniikan pääkäyttäjiä?
- Meillä on kaksi tekniikan soveltamisen käsitettä. Ensimmäinen on asiakirjojen vararahastot. On arkistoja, joissa on varmuuskopiot erityisen arvokkaista asiakirjoista - valtion, kulttuurin, tieteen, tekniikan jne. Erityisesti tällaiset varastot sijaitsevat korkean riskin laitoksissa, esimerkiksi kemian- ja ydinvoimaloissa. Onnettomuuden, terrori-iskun tai sodan sattuessa nämä varat mahdollistavat tietojen palauttamisen. Tällaisissa rahastoissa tiedot on nyt tallennettu painettujen asiakirjojen, käsinkirjoitettujen materiaalien tai digitaalisten asiakirjojen mikrokopioina, jotka voivat kadota samassa tulipalossa. Ikuiset levyt auttavat ratkaisemaan tämän ongelman.
Toinen käsite on tietojen kylmävarastointi. Suuret IT-yritykset siirtyvät tallennettujen tietojen "lämpötila" -osioon: "Kuumaa" tietoa on jatkuvasti saatavilla suurella nopeudella SSD-alustoilla; "lämpimiin" tietoihin pääsee harvemmin, pääsynopeus on alhaisempi ja kiintolevyjä voidaan käyttää; "Kylmään" dataan pääsee harvoin, nopeudella ei ole juurikaan merkitystä, tärkeintä on luotettavuus ja turvallisuus sekä alhaiset varastointikustannukset.
Monet IT-yritykset, kuten Facebook, käyttävät optisia levyjä (DVD / Blu-Ray) kylmäsäilytykseen. Tämä säästää sellaisten tietojen tallentamisen kustannuksia, jotka voivat jäädä vaatimattomiksi, esimerkiksi miljoonia valokuvia ilman tykkäyksiä, koska arkiston ylläpitäminen optisilla levyillä ei tarvitse kuluttaa energiaa koko ajan, vaan ne on vain purettava oikeaan aikaan. SSD ja HDD kuluttavat kuitenkin valtavasti energiaa myös valmiustilassa. "Ikuiset" lasilevyt voivat olla erinomainen ratkaisu "kylmään" datan varastointiin - "tonnia" valokuvia voidaan tallentaa "informaation ikiroutaan".
Siksi "ikuisten levyjen" pääkäyttäjiä ovat arkistot, museot, kirjastot, valtion virastot, armeija, pankit, valtionyhtiöiden yritykset, joiden on tallennettava lisääntyneen tärkeyden tietoja: digitaaliset kopiot valtion asiakirjoista, raportoinnista, kirjastojen ja museoiden varoista. Myös "ikuista levyä" vaativat laajalti "kylmää" tallennustilaa käyttävät IT-yritykset. On ennustettu, että vuoteen 2020 mennessä maailmassa kerääntyy yli 44 miljoonaa teratavua (44 zettatavua) dataa, eli on paljon IT-yrityksiä - potentiaalisia kuluttajia kehityksellemme.
Onko media saatavilla laajemmilla markkinoilla? Kuinka paljon se maksaa?
”Luomme varastotekniikkaa, joka on ehdottomasti myytävä. Jo nyt, tieteellisen ja teknisen tutkimuksen vaiheessa, saamme yhteistyöehdotuksia sekä valtion suuryrityksiltä että yksityisiltä IT-yrityksiltä.
Itse tietovälineen kustannuksia samoin kuin tiedon tallennus- ja lukulaitteiden kustannuksia on nyt vaikea määrittää, koska projekti on teknologian ja prototyyppien kehittämisvaiheessa. Toisaalta kvartsilasin valmistuskustannukset ovat useita kertoja alhaisemmat verrattuna muihin optisiin materiaaleihin, ja sen tuotanto perustetaan Venäjän johtaviin lasiyrityksiin. Toisin sanoen itse tietovälineen valmistus on suhteellisen halpaa ja sitä tuotetaan Venäjän federaatiossa. Voidaan olettaa, että yhden "levyn" kustannukset ovat oikeassa suhteessa modernin irrotettavan kiintolevyn kustannuksiin.
Mikä on tämän välineen varastointikapasiteetti?
- Nykyisessä tekniikan kehitysvaiheessa olemme saavuttaneet 25 Gt: n tallennuskapasiteetin, joka on samanlainen kuin DVD ja Blue-Ray. Tutkimuksemme kuitenkin osoittaa, että tällä tallennusvälineellä on mahdollista kasvattaa tiedon tallennustiheyttä 1 TB: iin saakka, mikä ei ole saavutettavissa muille optisille levyille ja on siirrettävien kiintolevyjen etuoikeus.
Voiko "levyllä" olevat tiedot korvata?
- Kehitettävä tietoväline on "kirjoita kerran, lue monta" (WORM - kirjoita kerran lukenut monia), toisin sanoen sitä ei voi kirjoittaa uudestaan, mikä on erityisen tärkeää kriittisille asiakirjoille. Voit olla varma, että kukaan ei poista, korvaa tai muuta tietoja. Digitaaliset allekirjoitukset tai varmenteet, joita käytetään tiettyjen asiakirjojen vahvistamiseen, ovat merkityksellisiä myös koko tietovälineen käyttöajan, eikä niitä tarvitse päivittää.
"Ikuinen levy" kestää tulipaloja, tulvia ja säteilyä. Ja missä olosuhteissa testit suoritettiin?
- Kaikki fyysiset rajoitukset tietojen tallentamiseen johtuvat vain materiaalin lopullisesta vahvuudesta, josta kantoaine on valmistettu. Toisin kuin DVD-levyt, Blu-Ray-levyt, jotka on valmistettu toisiinsa liitetyistä muovikerroksista, tai vähemmän tunnettu M-levy, joille valmistajien oletetaan säilyttävän jopa 1000 vuotta, "kehittämä ikuinen levy" on monoliittinen levy valmistettu kvartsilasista ilman kerroksia. Levyn tiedot tallennetaan nanorakenteella lasirakenteeseen.
Kvartsilasi kestää korkeita lämpötiloja, kestää aggressiivisia kemiallisia ympäristöjä, eikä sähkömagneettinen säteily vaikuta siihen, mikä voi helposti vahingoittaa kiintolevyjä. Testasimme levyjen lujuuden, puristuksen, putoamisen, korkeiden lämpötilojen ja terävien lämpötilojen pudotusten, säteilyn ja kemikaalien kestävyyden. Jos yrität, levy voi rikkoutua, mutta ensinnäkin tämä ongelma voidaan helposti ratkaista iskunkestävällä kotelolla, ja toiseksi tällaisten levyjen ei ole tarkoitus kantaa taskussa jatkuvasti - ne on tarkoitettu kiinteään käyttöön.
Levykkeemme voi olla lämpötilassa jopa 1000 celsiusastetta päivän aikana, ja siitä voidaan lukea tietoja. Lisäksi tutkimuksemme on osoittanut, että edes lämpöshoki levyn siirtämisellä 900 asteen uunista kylmään veteen ei johda virheisiin tai merkittäviin virheisiin tietojen lukemisessa. Tämä ominaisuus on erittäin tärkeä tulipaloja sammutettaessa, koska suljetussa tilassa olevan kotitalouspalon seurauksena kaikki tunnetut tallennusvälineet tuhoutuvat fyysisesti ja niistä peräisin olevat tiedot menetetään kokonaan. Tämä koskee strategisesti tärkeitä arkistoja, hallituksia ja sotilaallisia instituutioita, joissa tiedon säilyttäminen on hallitseva tehtävä.
Säteilynkestävyyden osalta levyt kestävät reaktorin aktiivisen osan lähellä olemisen päivän ajan, ja lasin kemiallinen kestävyys on useita kertaluokkia korkeampi kuin DVD / Blu-Ray-levyillä. Kehitetty tietoväline voidaan lähettää avaruusmatkalla ja olla varma, että tiedot pysyvät turvassa rajoittamattoman ajan lisääntyneen säteilyn olosuhteissa.
Yksinkertaisesti sanottuna tällainen levy voi makaa Kuun pinnalla pitkään, ja sitten voimme katsella siihen nauhoitettua elokuvaa. Tämä kehitys takaa, että koko Venäjän ja ihmiskunnan historia tallennetaan lasilevylle, voidaan sanoa, ikuisesti eikä koskaan katoa.
Kehitetäänkö laitteita tietojen ikuiseen säilyttämiseen ulkomailla? Kuinka ne eroavat suunnittelustasi?
- Ympäri maailmaa kehitetään nyt erilaisia tietovälineitä, jotka tarjoaisivat tietoa pitkäaikaisesti. Microsoft tutkii mahdollisuutta tallentaa tietoa DNA: han, heidän kollegansa, myös yhdysvaltalaiset, tutkivat tietojen tallentamista timantteihin, mutta suurin osa nykyisestä kehityksestä on kaukana projektissamme saaduista tuloksista.
Hitachin laboratoriossa tehtiin samanlainen kehitys kuin meillä - tietojen tallennus piidioksidilasiin. He lupasivat tuoda valmiin tuotteen markkinoille vuonna 2015, mutta toistaiseksi he ovat osoittaneet vain pienen lasinpalan muutamalla bitillä tietoa. Ja tämä on tärkein ero Hitachin lähestymistavan ja tekniikkamme välillä - tietojen tallennustiheys. Niiden mediaan tiedot tallennetaan 3D-muodossa, mutta luomme monitasoisen (5D) optisen muistin, johon kirjoitamme kussakin vaiheessa yhden, mutta vähintään 3 bittiä tietoa.
Haastatteli Dmitry Strugovets
