Ruští vědci podle pokynů Nadace pro pokročilé studium (FPI) vyvíjejí „věčný disk“pro ukládání dat. Zařízení vyrobené z křemenného skla, které se nebojí ohně, vody a radiace, bude schopné uchovávat 1 TB informací po dobu až 100 tisíc let, zatímco moderní média jsou schopna ukládat data - ať už jde o vládní dokumenty nebo rodinné fotografie - v nejlepším případě po dobu 60 let. A i když „věčný disk“někde na Měsíci po stovky tisíc let zapomenete, nálezce bude moci sledovat film na něm zaznamenaný.
Ivan Glebov, vedoucí laboratoře pro laserovou nanostrukturu skla na Ruské univerzitě chemických technologií pojmenované po V. I., hovořil o současném stavu vývoje a perspektivách jeho aplikace v rozhovoru pro TASS. DI. Mendělejev - jedna z laboratoří Nadace pro pokročilý výzkum.
Na jaké „věčné jednotce flash“pracujete?
- Nejbližší definicí pro náš vývoj může být „věčný archivační disk“. Jedná se o ultra stabilní nosič dat založený na skle nanostrukturovaném zářením z femtosekundového laseru, tj. Laser generující ultrakrátké, desítky nebo stovky femtosekundových, světelných pulsů s ultravysokým špičkovým výkonem. Toto je oficiální název projektu.
Jednoduše řečeno, vytvoříme fyzické médium, které by podle našich standardů mohlo ukládat informace na něm zaznamenané neomezeně dlouho. Kromě toho musí chránit informace před „mimořádnými událostmi“: před požáry, zářením, elektromagnetickými vlnami.
Projekt se skládá ze tří složek: média, technologie záznamu dat a čtení. "Disk" je křemenné sklo ve formě CD se standardním průměrem - 12 cm, tloušťkou - 1,2 mm, hmotností - 300 g. … Aktuálně získaná rychlost nahrávání je minimálně 36 Mbps, což odpovídá Blu-Ray. Výsledná rychlost čtení je až 50 Mbps.
Jaký je princip fungování disku?
- Princip záznamu a čtení informací je podobný principu pro optické disky (CD / DVD / Blue-Ray) - pomocí „záznamového“laseru se na disku vytvářejí body, které ukládají informace, obdobně jako v běžných optických discích. S pomocí čtečky jsou data přenášena do přijímacího zařízení, zpracovávána a přiváděna do počítače ve formě zvukových, obrazových, grafických nebo textových dat.
Propagační video:
Proč potřebujete „věčný disk“, vzhledem k široké škále způsobů ukládání informací dostupných na světě?
- Lidstvo uchovává informace již více než 10 tisíc let a během této doby vytváří nová informační média: od stěn jeskyní, listů papyru a klínového písma až po magnetické a optické disky.
Ale trvanlivost dat na moderních médiích je zanedbatelná i ve srovnání s tištěnými knihami nebo hliněnými tabulkami. Pokud se moderním historikům podaří extrahovat informace z nalezených rukopisů starších více než 1000 let, nebudou historici budoucnosti schopni extrahovat informace z moderních datových nosičů.
Průměrná doba skladování informací na nejpopulárnějších úložných médiích - pevných discích (HDD / SSD) není podle výrobců déle než 50 let, na optických discích (CD / DVD / Blu-Ray) - ne více než 60 let, na páskových médiích (streamery), podle optimistických předpovědí lze informace uchovávat až 100 let. Zachování informací vyžadujících archivaci po více než 100 let je tedy ohroženo. Je zde potřeba pravidelného přepisování a povinného zálohování informací, což na jedné straně výrazně zvyšuje náklady na ukládání dat a na druhé straně zvyšuje pravděpodobnost ztráty některých informací při přenosu na nové médium.
Jak dlouho může „věčný disk“ukládat informace?
- Náš projekt se věnuje vytvoření datového nosiče schopného uchovávat informace po dobu více než 10 tisíc let: je to déle, než tomu bylo od předpokládané doby výstavby Cheopsovy pyramidy. Za standardních podmínek skladování bude možné číst informace z disku s minimálními chybami i po 100 tisících letech. Kromě toho bude náš „věčný disk“schopen odolat ohni, potopě a dokonce i dlouhému letu v podmínkách kosmického záření.
V jaké fázi je nyní realizace projektu?
- Projekt byl zahájen v roce 2015 a byl koncipován na tři roky. Našimi cíli byly: vývoj technologie pro záznam / čtení informací na křemenném disku, výběr a vytvoření požadovaného nosného materiálu a hlavně potvrzení možnosti dosažení cílových technických ukazatelů. Těchto cílů bylo nyní dosaženo.
Nyní navazujeme kontakty s potenciálními spotřebiteli této technologie a připravujeme se na zahájení vývojových prací v roce 2018.
Kdy můžeme očekávat, že se věčný disk objeví na trhu?
- Plánujeme zahájit pilotní projekty společně s Ruskou knižní komorou, Ruskou státní knihovnou, některými státními archivy do roku 2019 a do roku 2021 plánujeme zahájit pilotní produkci, abychom přinesli „věčný disk“na komerční trh.
To znamená, že armáda, vládní agentury, archivy se stanou hlavními spotřebiteli nové technologie?
- Máme dva koncepty aplikace technologií. Prvním z nich jsou rezervní fondy pro dokumentaci. K dispozici jsou úložiště se záložními kopiemi zvláště cenných dokumentů - vládní, kulturní, vědecké, technické atd. Zejména tato skladovací zařízení jsou umístěna ve vysoce rizikových zařízeních, například v chemických závodech, jaderných elektrárnách. V případě nehody, teroristického útoku nebo války vám tyto prostředky umožní obnovit data. Nyní jsou v těchto fondech uloženy informace ve formě mikrofotokopií tištěných dokumentů, ručně psaných materiálů nebo digitálních dokumentů, které mohou při stejném požáru zemřít. Věčné disky pomohou tento problém vyřešit.
Druhým konceptem je datové chladírenské úložiště. Velké IT korporace přecházejí na „teplotní“dělení uložených informací: „horká“data jsou na nosičích SSD k dispozici neustále vysokou rychlostí; „teplá“data jsou přístupná méně často, rychlost přístupu je nižší a lze použít média HDD; „studená“data jsou zřídka přístupná, rychlost zde nemá velký význam, hlavní věcí je spolehlivost a bezpečnost a nízké náklady na skladování.
Mnoho IT společností, jako je Facebook, používá pro chlazení úložiště optické disky (DVD / Blu-Ray). To šetří náklady na ukládání dat, která mohou zůstat nevyzvednutá, například miliony fotografií bez lajků, protože udržování archivu na optických discích nemusí neustále utrácet energii, stačí je odmotat ve správný čas. SSD a HDD však spotřebovávají obrovské množství energie i v pohotovostním režimu. „Věčné“skleněné disky mohou být vynikajícím řešením pro „studené“ukládání dat - „tuny“fotografií lze ukládat do „informačního permafrostu“.
Hlavními spotřebiteli „věčných disků“tedy budou archivy, muzea, knihovny, vládní agentury, armáda, banky, podniky státních korporací, které potřebují uchovávat informace se zvýšeným významem: digitální kopie vládní dokumentace, zprávy, fondy knihoven a muzeí. „Věčný disk“bude také široce požadován IT společnostmi využívajícími „studená“úložiště dat. Předpokládá se, že do roku 2020 se na světě nashromáždí více než 44 milionů TB (44 Zettabytů) dat, to znamená, že bude existovat spousta IT společností - potenciálních spotřebitelů našeho vývoje.
Budou média dostupná na širším trhu? Kolik to bude stát?
"Vytváříme úložnou technologii, kterou je rozhodně třeba prodat." Již nyní, ve fázi vědeckého a technického výzkumu, dostáváme návrhy na spolupráci jak státních korporací, tak soukromých IT společností.
Náklady na samotné médium, stejně jako náklady na zařízení pro záznam a čtení dat, je nyní obtížné určit, protože projekt je ve fázi vývoje technologie a prototypu. Na druhé straně jsou výrobní náklady na křemenné sklo několikanásobně nižší ve srovnání s jinými optickými materiály a jeho výroba je založena na předních sklářských podnicích v Rusku. To znamená, že samotný nosič informací bude relativně levný na výrobu a bude se vyrábět v Ruské federaci. Lze předpokládat, že náklady na jeden „disk“budou srovnatelné s náklady na moderní vyměnitelný pevný disk.
Jaká je úložná kapacita tohoto média?
- V současné fázi vývoje technologie jsme dosáhli úložné kapacity 25 GB, což je obdoba DVD a Blue-Ray. Náš výzkum však ukazuje, že je možné na tomto médiu zvýšit hustotu záznamu dat až na 1 TB, což je pro jiné optické disky nedosažitelné a je výsadou přenosných pevných disků.
Bude možné přepsat informace na „disku“?
- Typ vyvíjeného média je „zapsat jednou, přečíst více“(WORM - zapsat jednou přečíst více), to znamená, že není přepisovatelný, což je důležité zejména u kritických dokumentů. Můžete si být jisti, že data nikdo nevymaže, nepřepíše ani nezmění. Digitální podpisy nebo certifikáty používané k potvrzení určitých dokumentů budou také relevantní po celou dobu používání média, nebude nutné je aktualizovat.
„Věčný disk“bude schopen odolat požárům, povodním a záření. A za jakých podmínek byly testy provedeny?
- Všechna fyzická omezení ukládání informací jsou způsobena pouze konečnou pevností materiálu, ze kterého je nosič vyroben. Na rozdíl od DVD, disků Blu-Ray, které jsou vyrobeny ze vzájemně propojených plastových vrstev, nebo méně známého disku M-Disc, u kterého výrobci předpokládají životnost až 1 000 let, je „věčný disk“, který jsme vyvinuli, monolitický disk. vyrobeno z křemenného skla bez jakýchkoli vrstev. Informace na disku se zaznamenávají v nanoměřítku ve skleněné struktuře.
Křemenné sklo vydrží vysoké teploty, je odolné vůči agresivnímu chemickému prostředí a není ovlivňováno elektromagnetickým zářením, které může snadno poškodit pevné disky. Testovali jsme disky na pevnost, stlačení, pád, odolnost vůči vysokým teplotám a prudkým poklesům teploty, odolnost vůči záření a chemikáliím. Pokud to zkusíte, náš disk může být rozbit, ale za prvé lze tento problém snadno vyřešit nárazuvzdorným pouzdrem a za druhé, tyto disky by neměly být neustále v kapse - jsou určeny pro stacionární použití.
Náš disk může mít během dne teploty až 1 000 stupňů Celsia a lze z něj číst informace. Náš výzkum navíc ukázal, že ani tepelný šok při přesunutí disku z pece s teplotou 900 stupňů Celsia do studené vody nevede k vadám nebo významným chybám při čtení informací. Tato vlastnost je velmi důležitá při hašení požárů, protože v důsledku domácího požáru v uzavřených místnostech jsou všechna známá paměťová média fyzicky zničena a data z nich jsou zcela ztracena. To je relevantní pro archivy strategického významu, vládní a vojenské instituce, kde je dominantním úkolem uchovávání informací.
Pokud jde o radiační odolnost, disky vydrží den v blízkosti aktivní části reaktoru a chemická odolnost skla je o několik řádů vyšší než u disků DVD / Blu-Ray. Vyvinutý informační nosič lze odeslat na vesmírné lety a ujistěte se, že data zůstanou v bezpečí po neomezenou dobu v podmínkách zvýšeného záření.
Jednoduše řečeno, takový disk může dlouho ležet na povrchu Měsíce a pak můžeme sledovat film, který je na něm zaznamenán. Tento vývoj zaručuje, že celá historie Ruska a lidstva bude zaznamenána na skleněném disku, dalo by se říci, navždy a nikdy nezmizí.
Vyvíjejí se zařízení pro věčné ukládání informací v zahraničí? Jak se liší od vašeho designu?
- Po celém světě se nyní vyvíjejí různé datové nosiče, které by poskytovaly dlouhodobé ukládání informací. Microsoft zkoumá možnost ukládání informací do DNA, jejich kolegové, také ze Spojených států, studují procesy ukládání dat v diamantech, ale většina stávajícího vývoje je daleko od výsledků získaných v našem projektu.
Podobný vývoj jako u nás - záznam dat v křemičitém skle - byl proveden v laboratoři Hitachi. Slíbili, že na trh uvedou hotový produkt v roce 2015, ale zatím ukázali jen malý kousek skla s několika kousky dat. A to je hlavní rozdíl mezi přístupem Hitachi a naší technologií - hustota záznamu dat. Na jejich média jsou informace zaznamenávány ve 3D formátu, ale vytváříme víceúrovňovou (5D) optickou paměť, kde v každém bodě nenapíšeme ani jednu, ale alespoň 3 bity informace.
Rozhovor s Dmitrijem Strugovetsem