Prezentacja dysku do przechowywania danych na milion lat

W 1956 roku IBM wprowadził pierwszy na świecie komercyjny komputer zdolny do przechowywania danych na dysku magnetycznym. IBM 305 RAMAC używał pięćdziesięciu 24-calowych dysków do przechowywania do 5 MB, co było imponującym wyczynem w tamtych czasach. Dziś nie jest jednak trudno znaleźć dyski twarde, które mogą pomieścić 1 TB danych na jednym 3,5-calowym dysku.

Ale pomimo tego ogromnego wzrostu gęstości przechowywania i podobnie imponującej poprawy efektywności energetycznej, jedna rzecz się nie zmieniła. Czas życia, w którym dane mogą być przechowywane na dyskach magnetycznych, to wciąż około dekady.

To rodzi interesujący problem. Jak mamy zachować informacje o naszej cywilizacji w skali czasu, która ją przetrwa? Innymi słowy, jaka technologia może niezawodnie przechowywać informacje przez 1 milion lat lub dłużej?

Dziś odpowiedź otrzymujemy dzięki pracy Jeroena de Vriesa z Uniwersytetu Twente w Holandii i kilku kumplom. Ci faceci zaprojektowali i zbudowali dysk zdolny do przechowywania danych w tej skali czasu. Przeprowadzili też testy przyspieszonego starzenia, które wykazały, że powinien być w stanie przechowywać dane przez 1 milion lat, a być może dłużej.

Ci faceci zaczynają od pewnej teorii na temat starzenia się. Oczywiście niepraktyczne jest przeprowadzanie eksperymentu starzenia się w czasie rzeczywistym, zwłaszcza gdy okresy, których to dotyczy, są mierzone w milionach lat. Ale jest sposób na przyspieszenie procesu starzenia.

Opiera się to na założeniu, że dane muszą być przechowywane w minimum energetycznym, które jest oddzielone od innych minimów barierą energetyczną. Tak więc uszkodzenie danych poprzez zamianę 0 na 1, na przykład, wymaga wystarczającej ilości energii, aby pokonać tę barierę.

Prawdopodobieństwo, że system przeskoczy w ten sposób, rządzi się ideą znaną jako prawo Arrheniusa. Wiąże się to z prawdopodobieństwem przeskoku bariery z czynnikami, takimi jak jej temperatura, stała Boltzmanna i częstotliwość prób przeskoku, co jest związane z poziomem drgań atomów.

Niektóre proste obliczenia pokazują, że aby przetrwać milion lat, wymagana bariera energetyczna to 63 KBT lub 70 KBT, aby przetrwać miliard lat. Te wartości mieszczą się w zakresie dzisiejszej technologii, twierdzą de Vries i spółka.

Aby to udowodnić, budują dysk zdolny do przechowywania informacji przez ten okres. Dysk jest prosty w koncepcji. Dane są przechowywane w postaci linii wytrawionych na cienkim metalowym dysku, a następnie pokryte warstwą ochronną.

Metalem, o którym mowa, jest wolfram, który wybrali ze względu na wysoką temperaturę topnienia (3422°C) i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej. Warstwę ochronną stanowi azotek krzemu (Si3N4) wybrany ze względu na wysoką odporność na pękanie i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej.

Ci faceci wykonali swój dysk przy użyciu standardowych technik wzorniczych i przechowywali dane w postaci kodów QR z liniami o szerokości 100 nm. Następnie podgrzali dyski w różnych temperaturach, aby zobaczyć, jak sprawdzą się dane.

Wyniki są imponujące. Zgodnie z prawem Arrheniusa, dysk zdolny do przetrwania miliona lat musiałby przetrwać 1 godzinę w temperaturze 445 Kelwinów, test, który nowe dyski przeszły z łatwością. Rzeczywiście, przetrwały temperatury do 848 kelwinów, aczkolwiek ze znaczną utratą informacji.

To dobrze porównuje się z Projektem Rosetta, propozycją Fundacji Long Now, aby stworzyć materiały archiwalne zdolne do przechowywania informacji przez okresy przekraczające 10 000 lat.

Nowa praca sugeruje, że powinniśmy być w stanie zachować znaczną ilość informacji dla przyszłych cywilizacji, być może nawet obcych.

Oczywiście są pewne zastrzeżenia. Teoria przyspieszonego starzenia ma zastosowanie tylko w bardzo szczególnych okolicznościach i nie mówi nic o przeżywalności w innych przypadkach. Na przykład trudno wyobrazić sobie nowy dysk, który przetrwał uderzenie meteoru. Rzeczywiście, jest mało prawdopodobne, aby przetrwał temperatury, które mogą wystąpić podczas zwykłego pożaru domu.

Ale de Vries i spółka są przekonani, że mogą stworzyć jeszcze bardziej niezawodne systemy przechowywania danych. Ich praca to ciekawy krok w kierunku zachowania naszych danych dla przyszłych cywilizacji.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1310.2961 : W kierunku przechowywania Gigayear przy użyciu nośnika na bazie azotku krzemu/wolframu

ukryć