Ruski znanstvenici prema uputama Fonda za napredna istraživanja (FPI) razvijaju "vječni disk" za pohranu podataka. Uređaj izrađen od kvarcnog stakla, koji se ne boji vatre, vode i zračenja, moći će pohraniti 1 TB podataka i do 100 tisuća godina, dok će moderni mediji moći čuvati podatke - bilo da se radi o vladinim dokumentima ili obiteljskim fotografijama - u najboljem slučaju 60 godina. čak i ako stotinama tisuća godina negdje na Mjesecu zaboravite "vječni disk", pronalazač će moći gledati film snimljen na njemu.
Ivan Glebov, voditelj laboratorija za lasersku nanostrukturiranje stakla na Ruskom kemijsko-tehnološkom sveučilištu imena V. I. DI. Mendeleev - jedan od laboratorija Zaklade za napredna istraživanja.
Koji je "vječni bljesak voziti" na kojem radite?
- Najbliža definicija našeg razvoja može biti "vječni arhivski disk". Riječ je o ultrastabilnom nosaču informacija koji se temelji na staklu nanostrukturiranom zračenjem femtosekundnog lasera, odnosno lasera koji generira ultrakratke, desetke ili stotine femtosekundi, svjetlosne impulse s ultra velikom vršnom snagom. Ovo je službeni naziv projekta.
Jednostavno rečeno, stvaramo fizički medij koji bi mogao pohraniti podatke zabilježene na njemu neograničeno vrijeme, u skladu s našim standardima. Štoviše, mora zaštititi informacije od "hitnih slučajeva": požara, zračenja, elektromagnetskih valova.
Projekt se sastoji od tri komponente: medija, tehnologije snimanja podataka i čitanja. "Disk" je kvarcno staklo u obliku CD-a standardnog promjera - 12 cm, debljine - 1,2 mm, težine - 300 g. … Trenutno dobivena brzina snimanja je najmanje 36 Mbps, što je ekvivalentno Blu-Rayu. Rezultirajuća brzina čitanja je do 50 Mbps.
Koji je princip rada diska?
- Princip snimanja i čitanja informacija sličan je principu za optičke diskove (CD / DVD / Blue-Ray) - uz pomoć lasera za "snimanje" u disku se stvaraju točke koje pohranjuju informacije, analogno jamama na običnim optičkim diskovima. Uz pomoć čitača, podaci se prenose na prijemni uređaj, obrađuju i unose u računalo u obliku audio, video, grafičkih ili tekstualnih podataka.
Promotivni video:
Zašto vam je potreban "vječni disk", s obzirom na širok raspon načina čuvanja informacija dostupnih u svijetu?
- Čovječanstvo pohranjuje informacije više od 10 tisuća godina i za to je vrijeme stvaralo nove medije informacija: od zidova špilja, listova papirusa i klinastih ploča do magnetskih i optičkih diskova.
Ali rok trajanja podataka na suvremenim medijima zanemariv je čak iu usporedbi s tiskanim knjigama ili glinenim pločama. Ako moderni povjesničari uspiju izvući podatke iz pronađenih rukopisa starijih više od 1000 godina, tada povjesničari budućnosti neće moći izvući podatke iz suvremenih nosača podataka.
Prosječni vijek pohrane podataka na najpopularnijim medijima za pohranu - tvrdom disku (HDD / SSD), prema proizvođačima, nije veći od 50 godina, na optičkim diskovima (CD / DVD / Blu-Ray) - ne više od 60 godina, na trakastim medijima (streamers), prema optimističnim predviđanjima, podaci se mogu čuvati do 100 godina. Stoga je ugroženo čuvanje podataka koji zahtijevaju arhivsku pohranu više od 100 godina. Potrebno je redovito prepisivanje i obvezno sigurnosno kopiranje podataka, što s jedne strane uvelike povećava troškove pohrane podataka, a s druge strane povećava vjerojatnost gubitka dijela podataka prilikom prijenosa na novi medij.
Koliko dugo "vječni disk" može pohranjivati podatke?
- Naš je projekt posvećen stvaranju nosača podataka sposobnog za pohranu informacija više od 10 tisuća godina: to je duže nego što je to bilo od pretpostavljenog vremena izgradnje Keopsove piramide. Pod standardnim uvjetima pohrane, moći će se čitati informacije s diska s minimalnim pogreškama čak i nakon 100 tisuća godina. Osim toga, naš će "vječni disk" moći podnijeti vatru, poplavu, pa čak i dugačak let u uvjetima kozmičkog zračenja.
U kojoj je fazi provedba projekta?
- Projekt je započeo 2015. godine, a dizajniran je za tri godine. Ciljevi su nam bili: razvoj tehnologije za bilježenje / čitanje informacija na kvarcnom disku, odabir i stvaranje potrebnog materijala nosača i, što je najvažnije, potvrda mogućnosti postizanja ciljanih tehničkih pokazatelja. Ti su ciljevi sada postignuti.
Sada uspostavljamo kontakte s potencijalnim potrošačima ove tehnologije i pripremamo se za početak razvojnih radova u 2018. godini.
Kada možemo očekivati da se vječni disk pojavi na tržištu?
- Planiramo pokretanje pilot projekata zajedno s Ruskom komorom za knjige, Ruskom državnom knjižnicom, nekim državnim arhivima do 2019. godine, a do 2021. planiramo pokrenuti pilot proizvodnju kako bismo "vječni disk" izveli na komercijalno tržište.
Odnosno, vojska, vladine agencije, arhivi postat će glavni potrošači nove tehnologije?
- Imamo dva koncepta primjene tehnologije. Prva su sredstva za pričuvu dokumentacije. Postoje spremišta s sigurnosnim kopijama posebno vrijednih dokumenata - državnih, kulturnih, znanstvenih, inženjerskih itd. Takva skladišta posebno se nalaze u visoko rizičnim objektima, na primjer, kemijskim postrojenjima, nuklearnim elektranama. U slučaju nesreće, terorističkog napada ili rata, ova sredstva omogućit će vam oporavak podataka. Sada se u takvim fondovima informacije pohranjuju u obliku mikrofotokopija tiskanih dokumenata, rukom napisanih materijala ili digitalnih dokumenata koji mogu stradati u istom požaru. Vječni diskovi pomoći će u rješavanju ovog problema.
Drugi koncept je pohrana podataka. Velike IT korporacije prelaze na "temperaturnu" podjelu pohranjenih podataka: "vrući" podaci su stalno dostupni velikom brzinom na SSD nosačima; "toplim" podacima pristupa se rjeđe, brzina pristupa je manja i mogu se koristiti HDD mediji; Rijetko se pristupa "hladnim" podacima, brzina ovdje nije od velike važnosti, glavno je pouzdanost i sigurnost te niski troškovi pohrane.
Mnoge IT tvrtke poput Facebooka koriste optičke diskove (DVD / Blu-Ray) za hladnjake. To štedi troškove pohrane podataka koji mogu ostati nepotraživani, na primjer, milijuni fotografija bez lajkova, jer za održavanje arhive na optičkim diskovima ne trebate trošiti energiju cijelo vrijeme, već se samo trebaju okretati u pravo vrijeme. Ali SSD i HDD troše ogromnu količinu energije čak i u stanju čekanja. "Vječni" stakleni diskovi mogu biti izvrsno rješenje za "hladno" skladištenje podataka - "tone" fotografija mogu se pohraniti u "informacijski permafrost".
Dakle, glavni potrošači "vječnih diskova" bit će arhivi, muzeji, knjižnice, vladine agencije, vojska, banke, poduzeća državnih korporacija koji trebaju pohranjivati podatke povećane važnosti: digitalne kopije državne dokumentacije, izvještavanja, knjižnične i muzejske fondove. Također, "vječni disk" će uvelike tražiti IT tvrtke koje koriste "hladnu" pohranu podataka. Predviđa se da će se do 2020. godine u svijetu prikupiti više od 44 milijuna TB (44 Zettabytes) podataka, odnosno bit će puno IT tvrtki - potencijalnih potrošača našeg razvoja.
Hoće li mediji biti dostupni na širem tržištu? Koliko će to stajati?
“Stvaramo tehnologiju za pohranu podataka koju definitivno treba prodati. Već sada, u fazi znanstvenog i inženjerskog istraživanja, dobivamo prijedloge za suradnju i državnih korporacija i privatnih IT tvrtki.
Trošak samog medija, kao i trošak uređaja za snimanje i čitanje podataka, sada je teško odrediti, jer je projekt u fazi razvoja tehnologije i prototipa. S druge strane, proizvodna cijena kvarcnog stakla nekoliko je puta niža od ostalih optičkih materijala, a njegova je proizvodnja uspostavljena u vodećim staklarskim poduzećima u Rusiji. Odnosno, sam nosač informacija bit će relativno jeftin za proizvodnju i proizvodit će se u Ruskoj Federaciji. Može se pretpostaviti da će cijena jednog "diska" biti proporcionalna cijeni modernog prijenosnog tvrdog diska.
Koji je kapacitet pohrane ovog medija?
- U trenutnoj fazi razvoja tehnologije dosegli smo kapacitet od 25 GB, što je slično DVD-u i Blue-Rayu. Međutim, naše istraživanje pokazuje da je moguće povećati gustoću snimanja podataka na ovom mediju do 1 TB, što je nedostižno za druge optičke diskove i prerogativ je prijenosnih tvrdih diskova.
Hoće li biti moguće prebrisati podatke na "disku"?
- Vrsta medija koji se razvija je "napiši jednom, pročitaj mnogo" (WORM - napiši jednom pročitaj mnogo), odnosno nije za ponovni upis, što je posebno važno za kritične dokumente. Možete biti sigurni da nitko neće izbrisati, prebrisati ili promijeniti podatke. Digitalni potpisi ili potvrde koji se koriste za potvrdu određenih dokumenata bit će također bitni tijekom cijelog razdoblja upotrebe medija, neće ih trebati ažurirati.
"Vječni disk" moći će izdržati požare, poplave i zračenje. I pod kojim su uvjetima provedena ispitivanja?
- Sva fizička ograničenja za pohranu podataka posljedica su samo krajnje čvrstoće materijala od kojeg je nosač izrađen. Za razliku od DVD-a, Blu-Ray diskova koji su izrađeni od međusobno povezanih slojeva plastike ili manje poznatog M-diska, za koji proizvođači pretpostavljaju da traje do 1000 godina, "vječni disk" koji smo razvili je monolitni disk izrađena od kvarcnog stakla bez ikakvih slojeva. Podaci na disku bilježe se na nano skali u staklenoj strukturi.
Kvarcno staklo može podnijeti visoke temperature, otporno je na agresivno kemijsko okruženje i na njega ne djeluje elektromagnetsko zračenje koje lako može oštetiti tvrde diskove. Testirali smo diskove na čvrstoću, kompresiju, pad, otpornost na visoke temperature i oštre padove temperature, otpornost na zračenje i kemikalije. Ako pokušate, naš se disk može slomiti, ali, prvo, taj se problem lako rješava kućištem otpornim na udarce, i drugo, takvi diskovi ne bi trebali biti stalno nošeni u džepu - oni su namijenjeni stacionarnoj upotrebi.
Naš disk tijekom dana može biti na temperaturi do 1000 Celzijevih stupnjeva i s njega se mogu čitati informacije. Štoviše, naše istraživanje pokazalo je da čak i toplotni udar premještanjem diska iz pećnice s temperaturom od 900 stupnjeva Celzijevih u hladnu vodu ne dovodi do oštećenja ili značajnih pogrešaka u čitanju informacija. Ovo je svojstvo vrlo važno pri gašenju požara, jer su uslijed požara u kući u zatvorenim prostorijama svi poznati mediji za pohranu fizički uništeni i podaci iz njih potpuno su izgubljeni. To je važno za arhive od strateške važnosti, vladine i vojne institucije, gdje je očuvanje podataka dominantan zadatak.
Što se otpornosti na zračenje tiče, diskovi mogu izdržati jedan dan u blizini aktivnog dijela reaktora, a kemijska otpornost stakla nekoliko je redova veličine veća od DVD / Blu-Ray diskova. Razvijeni nosač informacija može se poslati na svemirska putovanja i budite sigurni da će podaci ostati sigurni neograničeno vrijeme u uvjetima povećanog zračenja.
Jednostavno rečeno, takav disk može dugo ležati na površini Mjeseca, a zatim možemo gledati film snimljen na njemu. Ovaj razvoj događaja jamči da će cijela povijest Rusije i čovječanstva biti zapisana na staklenom disku, moglo bi se reći, zauvijek i nikada neće nestati.
Razvijaju li se uređaji za vječno čuvanje podataka u inozemstvu? Po čemu se razlikuju od vašeg dizajna?
- Širom svijeta sada se razvijaju različiti nosači podataka koji bi osigurali dugoročno čuvanje podataka. Microsoft istražuje mogućnost pohrane podataka u DNK, njihove kolege, također iz Sjedinjenih Država, proučavaju procese pohrane podataka u dijamantima, ali većina postojećih događaja daleko je od rezultata dobivenih u našem projektu.
Sličan razvoj kao i naš - bilježenje podataka u silikatnom staklu - izveden je u laboratoriju Hitachi. Obećali su pustiti gotov proizvod na tržište 2015. godine, ali zasad su pokazali samo mali komad stakla s nekoliko bitova podataka. I to je glavna razlika između Hitachijevog pristupa i naše tehnologije - gustoće snimanja podataka. Na njihovim se medijima podaci bilježe u 3D formatu, ali mi stvaramo optičku memoriju na više razina (5D), gdje u svaku točku upisujemo ne jednu, već najmanje 3 bita informacije.
Razgovarao Dmitrij Strugovec
