Отсюда в вечность
Профессионалы постоянно повторяют, что нет неразрушимого носителя для хранения данных в компьютерах и портативных устройствах. Тем не менее гораздо лучше звучит, когда мы говорим, что имеем в своем распоряжении нечто, что прослужит даже «едва ли» сто лет, чем, например, всего пять.
Несмотря на то, что человечество ежедневно производит огромные объемы данных, они хранятся на крайне нестабильных носителях. Мы ослеплены гигантскими объемами генерируемой информации, но чувствуем себя некомфортно, когда понимаем, что практически все интеллектуальные достижения нашей цивилизации, разработанные в XXI веке, хранятся на носителях, которые не проживут более нескольких десятков лет. Большинству записей не хватит и двадцати лет … Заметным исключением являются диски M-Disc (Millenniata), выпускаемые в форматах DVD и Blu-ray. Говорят, что они способны прослужить до 1300 лет без поломок.
Несмотря на исключения, перспективы выживания собранной нами информации не очень оптимистичны. Именно поэтому мы ищем определенно лучшие технологии для их записи и хранения.
Написано в стекле
Ученые из Университета Саутгемптона сконструировали новый тип носителя информации и разработали эффективный метод письма и чтения. Используя сверхбыстрый, так называемый фемтосекундный лазер, выжигающий мелкие пятна на стекле. Каждая из точек имеет свое место в трехмерном пространстве, и притом правильный размер и правильный угол наклона. В сумме получается пять чисел, описывающих каждую из точек. В итоге можно говорить о пяти измерениях, благодаря чему технология и получила название 5D.
С точки зрения хранения данных у стекла много преимуществ: оно показывает стабильность структуры до 1000°С, а если она не превышает 190°С, срок хранения исчисляется 13,8 млрд лет! Дополнительным преимуществом является огромная плотность, достигаемая благодаря трехмерной структуре: 360 терабайт данных могут храниться на диске диаметром несколько сантиметров и толщиной менее одного сантиметра.
В настоящее время ведутся работы по серийному строительству такого типа «стеклянных» устройств, которые можно было бы использовать в центрах обработки данных и цифровых хранилищах. Комплектующие недешевы, ведь один только фемтосекундный лазер стоит десятки тысяч долларов. Однако стоит обратить внимание на то, что на одном диске может содержаться столько данных, сколько может поместиться на 15 XNUMX. Диски M-Disc.
Расчетная долговечность (правильно хранящихся) носителей информации:
• перфорированные карты — 150 лет
• перфорированная лента — 50 лет
• магнитная лента — 10-20 лет
• дискета — 10-20 лет
• CD и DVD — 2-5 лет
• Blu-ray — 2-5 лет
• М-Диск — 1300 лет (теоретически)
• жесткий диск — 3-6 лет
• флэш-память — 1-3 года
Лазерное травление стекла – это только начало поиска. Ученые ищут куда более экзотические пути. Один из них… экономия в воде. Исследования подтверждают, что микроскопические частицы, взвешенные в воде, можно использовать так же, как сегодняшние пластины в жестких дисках. Всего одной чайной ложки таких частиц было бы достаточно, чтобы вместить до 1 терабайта данных. Исследователи Шэрон Глотцер и Дэвид Пайн, занимающиеся исследованием «жидких жестких дисков», использовали коллоидную суспензию со специально разработанными наночастицами, которые были организованы в группы из четырех или более молекул с центральной областью, выступающей в качестве точки соединения. При нагревании системы молекулы принимали различные конфигурации.
Изображения цифровых коллоидов
Группы из четырех молекул могут принимать только две различимые конфигурации. Две другие формы похожи на хиральные молекулы. Эти две разные конфигурации могут быть прочитаны как единицы и нули. Исследовательская группа описала жидкость, которую они использовали, как «цифровой коллоид». Это только первые шаги к разработке «жидких винчестеров». Однако есть вероятность, что в будущем эта технология будет хранить огромные объемы данных.
Код жизни и приют для данных
Согласно публикациям ученых из Швейцарского федерального технологического института, все данные, произведенные человеческой цивилизацией до сих пор, можно хранить на «жестком диске» размером с пенни. Хитрость в том, что речь идет о записи в ДНК, то же самое, что является основой жизни на Земле. Написавший об этом «NewScientist» дал следующий расчет: один грамм молекулярных цепочек ДНК может кодировать 455 экзабайт информации, а по оценкам компьютерной компании EMC, сделанным в 2011 году, общий объем данных, хранящихся на Земле в то время время составило 1,8 зеттабайта. Один дзета-байт равен 1 тысяче. экзабайт, поэтому для записи данных за 2011 год необходимо около 4 граммов ДНК. Конечно, с 2011 года объем мировой информации увеличился и надо бы добавить несколько граммов.
Концепция записи данных в цепочках ДНК не нова и заключается в том, что образующие их молекулы рассматриваются как пары — эквивалент битов. Однако это считается проблематичным, потому что это нестабильная структура. Швейцарцы разработали технологию, заключающуюся в закреплении молекул ДНК в силиконовых оболочках. Таким образом, данные, хранящиеся в цепочках, выдерживали до нескольких недель при температурах, повышенных до 60°С. По мнению ученых, если бы такие записанные данные хранились при минусовых температурах, их время жизни достигло бы одного миллиона лет.
Ученым из Университета штата Вашингтон уже удалось записать цифровые данные в молекулы ДНК, а затем прочитать их. Это произошло без какого-либо ущерба для качества. Чтобы такой процесс был успешным, специалистам пришлось преобразовать нулевой код, из которого создается цифровой файл, в четыре основных строительных блока ДНК или азотистых оснований — аденин, гуанин, цитозин и тимин. Синтез ДНК, которую представляет файл, прошел успешно. Чтение данных из строки стало проще благодаря размещению внутри последовательности специальных тегов. Чтобы восстановить файл, ученые должны использовать эти теги, чтобы найти начало информации. Затем прочитайте систему аденина, гуанина, цитозина и тимина и используйте кодировку, чтобы преобразовать ее обратно в цифровые данные. Ученые объявляют о следующих шагах — записи фильмов, звуков и других форм цифровой информации в ДНК.
Спуск на уровень атомов
Согласно публикации в одном из последних выпусков научного журнала Nature Nanotechnology, исследователи Делфтского технологического университета в Нидерландах разработали совершенно новаторские среды. Их уникальность заключается в невообразимой для обычного пользователя миниатюризации, ведь мы имеем дело с записью данных об одиночных атомах. Разработанный метод дает более чем в пятьсот раз более высокую плотность записи, чем любая используемая в настоящее время технология. Используя это решение, вы могли бы якобы уместить всю Библиотеку Конгресса Соединенных Штатов Америки в куб шириной 0,1 мм.
Ученые воспользовались тем, что молекулы хлора, помещенные на медную подложку, образуют предсказуемую симметричную сетку с квадратным рисунком (5). Благодаря этому удалось правильно расположить атомы в отдельных блоках данных — в зависимости от положения молекулы (возможны два расположения) значение данной ячейки равнялось 1 или 0. При отсутствии атома ставится пробел. создается, в которую иголками сканирующего туннельного микроскопа можно перемещать другой атом — так щель меняет свое положение. Когда используется больше пробелов, можно последовательно строить определенные шаблоны, которые могут сопоставлять биты и, следовательно, буквы, слова и, идя дальше, целые тексты.
Однако эта технология в настоящее время требует весьма специфических условий для работы — лабораторно чистой вакуумной среды и температуры, близкой к -200°С. Единица выборки может хранить 1 КБ информации, что означает контролируемое распределение более 8. молекулы. Это самая сложная одноатомная структура из когда-либо созданных.
В настоящее время нет практических решений для носителей информации с такой емкостью и долговечностью, достигающей миллионов лет. Может быть, однако, острая необходимость заставит быстро внедрить одну из вышеописанных футуристических технологий?
