Russische wetenschappers ontwikkelen in opdracht van het Advanced Research Fund (FPI) een "eeuwige schijf" voor het opslaan van gegevens. Een apparaat van kwartsglas, dat niet bang is voor vuur, water en straling, kan tot wel 100.000 jaar lang 1 TB aan informatie opslaan, terwijl moderne media in staat zijn om gegevens op te slaan - of het nu gaat om overheidsdocumenten of familiefoto's - op zijn best 60 jaar. zelfs als je de "eeuwige schijf" ergens op de maan honderdduizenden jaren vergeet, zal de vinder de film die erop is opgenomen kunnen bekijken.
Ivan Glebov, hoofd van het laboratorium voor laser-nanostructurering van glas aan de Russische Chemisch-Technologische Universiteit, genoemd naar V. I. DI. Mendeleev - een van de laboratoria van de Advanced Research Foundation.
Wat is de "eeuwige flashdrive" waaraan u werkt?
- De dichtstbijzijnde definitie voor onze ontwikkeling kan "eeuwige archiefschijf" zijn. Het is een ultrastabiele datadrager op basis van nanogestructureerd glas door straling van een femtoseconde laser, dat wil zeggen een laser die ultrakorte, tientallen of honderden femtoseconden lichtpulsen genereert met een ultrahoog piekvermogen. Dit is de officiële naam van het project.
In eenvoudige bewoordingen creëren we een fysiek medium dat de informatie die erop is opgenomen voor onbepaalde tijd kan opslaan, volgens onze normen. Bovendien moet hij informatie beschermen tegen "noodsituaties": branden, straling, elektromagnetische golven.
Het project bestaat uit drie componenten: media, gegevensregistratie en leestechnologieën. "Disk" is een kwartsglas in de vorm van een cd met een standaarddiameter - 12 cm, dikte - 1,2 mm, gewicht - 300 g. … De momenteel verkregen opnamesnelheid is minimaal 36 Mbps, wat overeenkomt met Blu-Ray. De resulterende leessnelheid is maximaal 50 Mbps.
Wat is het werkingsprincipe van de schijf?
- Het principe van het opnemen en lezen van informatie is vergelijkbaar met het principe voor optische schijven (CD / DVD / Blue-Ray) - met behulp van een "opname" laser worden punten gecreëerd die informatie opslaan op de schijf, analoog aan putjes in gewone optische schijven. Met behulp van de lezer worden de gegevens verzonden naar het ontvangende apparaat, verwerkt en in de computer ingevoerd in de vorm van audio-, video-, grafische of tekstgegevens.
Promotie video:
Waarom heb je een "eeuwige schijf" nodig, gezien het brede scala aan manieren om informatie op te slaan die in de wereld beschikbaar is?
- De mensheid slaat al meer dan 10 duizend jaar informatie op en creëert in die tijd nieuwe informatiedragers: van de muren van grotten, vellen papyrus en spijkerschrifttabletten tot magnetische en optische schijven.
Maar de houdbaarheid van gegevens op moderne media is verwaarloosbaar, zelfs in vergelijking met gedrukte boeken of kleitabletten. Als moderne historici erin slagen informatie te extraheren uit gevonden manuscripten van meer dan 1000 jaar oud, dan zullen historici van de toekomst geen informatie kunnen extraheren uit moderne gegevensdragers.
De gemiddelde houdbaarheid van informatie op de meest populaire datadragers - harde schijven (HDD / SSD) is volgens fabrikanten niet meer dan 50 jaar, op optische schijven (CD / DVD / Blu-Ray) - niet meer dan 60 jaar, op tapemedia (streamers), volgens optimistische voorspellingen, kan informatie tot 100 jaar worden opgeslagen. Zodoende wordt de bewaring van informatie die meer dan 100 jaar moet worden bewaard, bedreigd. Er is behoefte aan regelmatig herschrijven en verplichte back-up van informatie, wat enerzijds de kosten voor het opslaan van gegevens aanzienlijk verhoogt en anderzijds de kans vergroot dat een deel van de informatie verloren gaat bij het overbrengen naar een nieuw medium.
Hoe lang kan de "eeuwige schijf" informatie opslaan?
- Ons project is gericht op het creëren van een gegevensdrager die informatie kan opslaan gedurende meer dan 10 duizend jaar: dit is langer dan het is geweest sinds de veronderstelde bouwtijd van de Cheops-piramide. Onder standaard opslagomstandigheden is het mogelijk om informatie van een schijf te lezen met minimale fouten, zelfs na 100.000 jaar. Bovendien zal onze "eeuwige schijf" bestand zijn tegen vuur, overstromingen en zelfs een lange vlucht onder omstandigheden van kosmische straling.
In welk stadium is de projectimplementatie nu?
- Het project is gestart in 2015 en heeft een looptijd van drie jaar. Onze doelen waren: ontwikkeling van een technologie voor het opnemen / lezen van informatie op een kwartsschijf, selectie en creatie van het benodigde dragermateriaal en, belangrijker nog, bevestiging van de mogelijkheid om de beoogde technische indicatoren te behalen. Deze doelen zijn nu behaald.
Nu leggen we contacten met potentiële afnemers van deze technologie en bereiden we ons voor op de start van de ontwikkelingswerkzaamheden in 2018.
Wanneer kunnen we verwachten dat de eeuwige schijf op de markt verschijnt?
- We zijn van plan om tegen 2019 proefprojecten te lanceren samen met de Russische Boekenkamer, de Russische Staatsbibliotheek en enkele staatsarchieven, en tegen 2021 zijn we van plan een proefproductie te starten om de "eeuwige schijf" op de commerciële markt te brengen.
Dat wil zeggen dat het leger, overheidsinstanties en archieven de belangrijkste consumenten van de nieuwe technologie zullen worden?
- We hebben twee concepten van technologietoepassing. De eerste zijn reservefondsen voor documentatie. Er zijn opslagplaatsen met reservekopieën van bijzonder waardevolle documenten - overheid, cultuur, wetenschap, techniek, enz. Dergelijke opslagfaciliteiten bevinden zich met name in risicovolle faciliteiten, bijvoorbeeld chemische fabrieken, kerncentrales. In het geval van een ongeval, terroristische aanslag of oorlog kunt u met deze fondsen gegevens herstellen. Nu wordt in dergelijke fondsen informatie opgeslagen in de vorm van microfotocopieën van gedrukte documenten, handgeschreven materialen of digitale documenten die bij dezelfde brand kunnen omkomen. Eternal Disks helpt dit probleem op te lossen.
Het tweede concept is koude opslag van gegevens. Grote IT-bedrijven schakelen over op de "temperatuur" -afdeling van de opgeslagen informatie: "hete" gegevens zijn constant en met hoge snelheid beschikbaar op SSD-media; "Warme" gegevens worden minder vaak geopend, de toegangssnelheid is lager en HDD-media kunnen worden gebruikt; "koude" gegevens worden zelden benaderd, snelheid is hier van weinig belang, het belangrijkste is betrouwbaarheid en veiligheid en lage opslagkosten.
Veel IT-bedrijven zoals Facebook gebruiken optische schijven (dvd / blu-ray) voor koude opslag. Dit bespaart de kosten voor het opslaan van gegevens die mogelijk niet worden opgeëist, bijvoorbeeld miljoenen foto's zonder likes, omdat het bijhouden van een archief op optische schijven niet altijd energie hoeft te spenderen, ze moeten gewoon op het juiste moment worden afgewikkeld. Maar SSD en HDD verbruiken een enorme hoeveelheid energie, zelfs in de standby-modus. "Eeuwige" glazen schijven kunnen een uitstekende oplossing zijn voor "koude" gegevensopslag - "tonnen" foto's kunnen worden opgeslagen in de "informatie permafrost".
De belangrijkste consumenten van "eeuwige schijven" zijn dus archieven, musea, bibliotheken, overheidsinstanties, het leger, banken, ondernemingen van staatsbedrijven die informatie van toenemend belang moeten opslaan: digitale kopieën van overheidsdocumentatie, rapportage, bibliotheek- en museumfondsen. Ook zal de "eeuwige schijf" op grote schaal worden geëist door IT-bedrijven die gebruik maken van "koude" gegevensopslag. Er wordt voorspeld dat in 2020 meer dan 44 miljoen TB (44 Zettabyte) aan gegevens in de wereld zal worden verzameld, dat wil zeggen dat er veel IT-bedrijven zullen zijn - potentiële consumenten van onze ontwikkeling.
Zal de media beschikbaar zijn op de bredere markt? Hoeveel kost het?
“We creëren opslagtechnologie die zeker verkocht moet worden. Nu al, in het stadium van wetenschappelijk en technisch onderzoek, ontvangen we voorstellen voor samenwerking van zowel staatsbedrijven als particuliere IT-bedrijven.
De kosten van de media zelf, evenals de kosten van gegevensregistratie- en leesapparatuur, zijn nu moeilijk te bepalen, omdat het project zich in de fase van technologie- en prototypeontwikkeling bevindt. Aan de andere kant zijn de kosten voor het maken van kwartsglas vele malen lager dan die van andere optische materialen, en de productie ervan vindt plaats bij de toonaangevende glasbedrijven in Rusland. Dat wil zeggen, de informatiedrager zelf zal relatief goedkoop te vervaardigen zijn en zal in de Russische Federatie worden geproduceerd. Aangenomen kan worden dat de kosten van één "schijf" evenredig zullen zijn met de kosten van een moderne verwijderbare harde schijf.
Wat is de opslagcapaciteit van dit medium?
- In het huidige stadium van technologische ontwikkeling hebben we een opslagcapaciteit van 25 GB bereikt, vergelijkbaar met dvd en Blue-Ray. Ons onderzoek toont echter aan dat het mogelijk is om de gegevensopnamedichtheid op dit medium te verhogen tot 1 TB, wat onbereikbaar is voor andere optische schijven en het voorrecht is van draagbare harde schijven.
Is het mogelijk om de informatie op de "schijf" te overschrijven?
- Het type medium dat wordt ontwikkeld is "write once read many" (WORM), dat wil zeggen, het is niet herschrijfbaar, wat vooral belangrijk is voor kritieke documenten. U kunt er zeker van zijn dat niemand de gegevens zal wissen, overschrijven of wijzigen. Digitale handtekeningen of certificaten die worden gebruikt om bepaalde documenten te bevestigen, zullen ook relevant zijn voor de gehele gebruiksperiode van het medium en hoeven niet te worden bijgewerkt.
"The Eternal Disc" is bestand tegen vuur, overstromingen en straling. En onder welke omstandigheden werden de tests uitgevoerd?
- Alle fysieke beperkingen op informatieopslag zijn alleen te wijten aan de uiteindelijke sterkte van het materiaal waarvan de drager is gemaakt. In tegenstelling tot dvd's, Blu-Ray-schijven, die zijn gemaakt van onderling verbonden lagen van plastic, of de minder bekende M-Disc, waarvoor fabrikanten een houdbaarheid van maximaal 1000 jaar veronderstellen, is de 'eeuwige schijf' die we hebben ontwikkeld een monolithische schijf. gemaakt van kwartsglas zonder enige lagen. De informatie op de schijf wordt op nanoschaal in de glasstructuur vastgelegd.
Kwartsglas is bestand tegen hoge temperaturen, is bestand tegen agressieve chemische omgevingen en wordt niet beïnvloed door elektromagnetische straling, die harde schijven gemakkelijk kan beschadigen. We hebben de schijven getest op sterkte, compressie, val, bestendigheid tegen hoge temperaturen en scherpe temperatuurdalingen, bestendigheid tegen straling en chemicaliën. Als je het probeert, kan onze schijf kapot gaan, maar ten eerste kan dit probleem gemakkelijk worden opgelost door een schokbestendige behuizing, en ten tweede mogen dergelijke schijven niet constant in je zak worden gedragen - ze zijn bedoeld voor stationair gebruik.
Onze schijf kan overdag op temperaturen tot 1000 graden Celsius zijn en daaruit kan informatie worden afgelezen. Bovendien heeft ons onderzoek aangetoond dat zelfs een thermische schok bij het verplaatsen van een schijf uit een oven met een temperatuur van 900 graden Celsius naar koud water niet leidt tot defecten of significante fouten bij het lezen van informatie. Deze eigenschap is erg belangrijk bij het blussen van branden, omdat als gevolg van een woningbrand in gesloten ruimtes alle bekende opslagmedia fysiek worden vernietigd en de gegevens daaruit volledig verloren gaan. Dit is relevant voor archieven van strategisch belang, overheid en militaire instellingen, waar het bewaren van informatie de dominante taak is.
Wat betreft de stralingsbestendigheid: de schijven kunnen een dag lang in de buurt van het actieve deel van de reactor staan, en de chemische bestendigheid van glas is verscheidene ordes van grootte hoger dan die van dvd / Blu-Ray-schijven. De ontwikkelde informatiedrager kan op ruimtevaart worden meegestuurd en zorgt ervoor dat de data bij verhoogde straling onbeperkt veilig blijven.
Simpel gezegd, zo'n schijf kan lange tijd op het oppervlak van de maan liggen en dan kunnen we een film bekijken die erop is opgenomen. Deze ontwikkeling garandeert dat de hele geschiedenis van Rusland en de mensheid voor altijd op een glazen schijf zal worden vastgelegd en nooit zal verdwijnen.
Worden in het buitenland apparaten ontwikkeld voor de eeuwige opslag van informatie? Hoe verschillen ze van uw ontwerp?
- Wereldwijd worden nu verschillende datadragers ontwikkeld die voor langdurige opslag van informatie zorgen. Microsoft onderzoekt de mogelijkheid om informatie op te slaan in DNA, hun collega's, ook uit de Verenigde Staten, bestuderen de processen van het opslaan van gegevens in diamanten, maar de meeste bestaande ontwikkelingen staan ver af van de resultaten die in ons project zijn verkregen.
Een soortgelijke ontwikkeling als de onze - gegevensregistratie in silicaglas - werd uitgevoerd in het Hitachi-laboratorium. Ze beloofden in 2015 een afgewerkt product op de markt te brengen, maar tot nu toe hebben ze maar een klein stukje glas met een paar stukjes data laten zien. En dit is het belangrijkste verschil tussen de benadering van Hitachi en onze technologie: de dichtheid van gegevensregistratie. Op hun media wordt informatie opgenomen in 3D-formaat, maar we creëren een multilevel (5D) optisch geheugen, waar we op elk punt niet één, maar ten minste 3 bits aan informatie schrijven.
Geïnterviewd door Dmitry Strugovets
