Wielkie, złe nadziewacze bitów w IBM

Bob Fontana, pracownik naukowy IBM Almaden Research Center w San Jose w Kalifornii, tylko połowicznie żartuje, mówiąc, że Dolina Krzemowa powinna była nazywać się Doliną Tlenek Żelaza. Albo nawet Rust Valley. Ponieważ dla Fontany to tlenek żelaza – oryginalny materiał używany do powlekania dysków twardych przechowujących magnetyczne bity informacji – napędzał rozwój Doliny Krzemowej.

Oczywiście może być trochę stronniczy. IBM wynalazł napęd dyskowy w San Jose w 1956 roku, kiedy ta część świata była bardziej znana z sadów wiśniowych niż parków przemysłowych. Od tego czasu naukowcy z Almaden wielokrotnie bili rekordy dotyczące ilości danych, które można przechowywać na dysku. W grudniu zeszłego roku Fontana i jego koledzy wcisnęli ponad 11 miliardów bitów (gigabitów) na jeden cal kwadratowy materiału magnetycznego. To ponad dwukrotnie podwoiło poprzedni rekord 5 miliardów bitów na cal kwadratowy, ustanowiony w tym samym laboratorium zaledwie rok wcześniej. Ile to 11 miliardów bitów? Jest to mniej więcej odpowiednik 725 000 stron tekstu o podwójnych odstępach, który byłby wyższy niż w 18-piętrowym budynku. Pod każdym względem było to wielkie osiągnięcie naukowe.

Ta historia była częścią naszego numeru z lipca 1998 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Ten przeskok miał dramatyczny wpływ na możliwości komputerów osobistych. To właśnie te dyski twarde o dużej pojemności sprawiły, że użytkownicy komputerów mogą w praktyczny sposób przechowywać duże ilości niezwykle wyrafinowanego oprogramowania na swoich komputerach. Ogromne dyski twarde przyczyniły się również do transformacji informatyki z czynności tekstowych w czynności wypełnione obrazami i dźwiękami. Co więcej, sposób zarządzania projektem dysków twardych podkreśla wysiłki IBM, aby połączyć badania podstawowe z rozwojem produktu w służbie innowacji.

Osiągnięcia Almadena są już tak dobrze akceptowane w świecie komputerów, że ogłoszenie w grudniu kolejnego nowego albumu nie znalazło się na pierwszych stronach gazet. Nawet konkurenci wzruszyli ramionami. Wszyscy na widowni mówili, jasne, na to właśnie czekaliśmy, mówi Gordon Knight, dyrektor techniczny TeraStor, start-upu z Doliny Krzemowej, który promuje inny rodzaj technologii pamięci masowej niż IBM. Ale pod tą spokojną powierzchnią spełnionych oczekiwań kryje się zaskakująca historia.

Wypełnianie Galerii Sław

Świat nie zawsze był tak nonszalancki, jeśli chodzi o przełomowe odkrycia IBM. W końcu pamięć magnetyczna miała już być martwa, zastąpiona optycznymi urządzeniami pamięci masowej lub inną technologią. Nawet IBM tak myślał: w 1970 roku naukowiec IBM opublikował artykuł dowodzący, że technologia nigdy nie przekroczy 200 megabitów na cal kwadratowy.

Ale zamiast wierzyć własnym ekspertom firmy, zespół Almaden przekroczył jeden przewidywany limit przechowywania magnetycznego po drugim. Odkryli inżynieryjne obejścia tego, co kiedyś uważano za twarde ograniczenia fizyczne. W 1989 roku laboratorium Almaden pakowało 1 gigabit na cal kwadratowy. W kolejnych latach Almaden podniósł stawkę, wykazując gęstość na poziomie 3, 5, a obecnie 11,6 gigabitów na cal kwadratowy. Rynek zaczął brać za pewnik, że pojemność pamięci magnetycznych podwaja się co 18 miesięcy, w mniej więcej takim samym gorączkowym tempie, jakie wyznacza branża półprzewodników. Wielką wiadomością będzie spowolnienie IBM.

Porozmawiaj z Currie Munce, dyrektorem ds. systemów i technologii pamięci masowej w Almaden, a on narzeka, że ​​naukowcy zajmujący się przechowywaniem magnetycznym są niedocenianymi bohaterami ery informacji. Jak wszyscy w Almaden, Munce lubi ewangelizować na temat przechowywania: staramy się mechanicznie przenosić rzeczy na odległość milimetrową w milisekundach i skłonić je do ustabilizowania się na torze z dokładnością do dziesiątych części mikrona, mówi. To świetna nauka.

Wizyta w jednym konkretnym pomieszczeniu w Almaden pokazuje, jak daleko IBM zaszedł z tą technologią. Na jednej ze ścian wisi pojedynczy zardzewiały talerz z oryginalnego dysku z 1956 r. – dumnie prezentowany jako gwiazda rocka, która może pochwalić się platynowym rekordem. W 1956 roku dyski IBM były pudełkami wielkości lodówki, które mieściły zaledwie 5 megabajtów na 24 talerzach, każdy o średnicy 2 stóp. Obecnie firma dostarcza standardowy dysk do komputerów PC, który mieści ponad 16 gigabajtów, czyli około 3000 razy więcej niż jej oryginalny produkt. Postaw jednak dysk z 1956 r. i 1998 r. obok siebie i wyglądają tak samo, z wyjątkiem skali. Dave Thompson, dyrektor Advanced Magnetic Storage Recording Laboratory w Almaden, mówi, że wynalazcy oryginalnego dysku twardego mogliby dziś wejść do jego laboratorium i dokładnie wiedzieć, co się dzieje.

Gęstość pamięci zależy od rozmiaru bitu magnetycznego: ta część nieruchomości dyskowej, która ma określoną orientację magnetyczną — północ lub południe — reprezentuje binarną jedynkę lub zero. Na najbardziej podstawowym poziomie cel jest prosty: zmniejszyć ilość bitów i zwiększyć pojemność pamięci. Jednak mniejsze bity emanują mniejszymi polami magnetycznymi, co z kolei wymaga umieszczenia głowicy czytającej — urządzenia, które wykrywa te pola i przetwarza je na sygnały elektryczne — bliżej wirującej powierzchni dysku.

Ciągłe kurczenie się technologii zmusza twórców napędów dyskowych do konfrontacji z fizycznymi ograniczeniami, które początkowo wydawały się nie do pokonania. Na przykład głowa porusza się na poduszce powietrznej utworzonej przez wirujący dysk. Konwencjonalna wiedza głosiła, że ​​zbliżenie głowy zbyt blisko powierzchni spowoduje ściśnięcie cząsteczek powietrza w tak małej przestrzeni, że poduszka podtrzymująca zniknie. Było dużo matematyki, aby poprzeć te wnioski, mówi Barry Schechtman, dyrektor wykonawczy National Storage Industry Consortium (NSIC), międzyfirmowego konsorcjum producentów pamięci masowych, które finansuje podstawowe badania na kilku uniwersytetach. Szczęśliwą rzeczywistością było jednak to, że ta teoria nie była prawdziwa. Natura okazała się mądrzejsza niż nasze równania, które wymagały modyfikacji, mówi Schechtman.

Nowe podejście do badań

Dramatyczny postęp Almadena w zakresie zapisu magnetycznego jest jeszcze bardziej godny uwagi, jeśli weźmie się pod uwagę jego instytucjonalną historię. We wczesnych latach 80. dział badawczy IBM miał reputację wykonującego błyskotliwą pracę, która miała niewielkie znaczenie dla działalności firmy. I nawet gdy laboratoria rzeczywiście osiągnęły wyniki, które miały implikacje komercyjne, przekazywanie grupom produktów było często niezrozumiałe, co pozwalało innym firmom czerpać korzyści z przełomowych odkryć badawczych IBM, zanim zrobił to IBM. Do 1981 roku IBM tak bardzo stracił kontakt z rynkiem, że Big Blue musiał złożyć swoje pierwsze komputery PC z komponentów, w tym napędów dysków, wyprodukowanych przez inne firmy.

Sam budynek Almaden jest powrotem do wielkich laboratoriów badawczych z przeszłości, otoczonych pustymi posiadłościami o wartości setek milionów dolarów, gdzie jedynym dźwiękiem jest wiatr wiejący u podnóża Santa Teresa. Pomyślany pod koniec lat 70., kiedy IBM miał pieniądze do wykorzystania, Almaden miał być instytucją pokazową dla czystych badań na równi z Bell Labs AT&T, Palo Alto Research Center firmy Xerox i własnym ośrodkiem badawczym IBM w Yorktown Heights w stanie Nowy Jork. budowa została ukończona w 1985 roku, jednak klimat dla korporacyjnych badań i rozwoju uległ zmianie. Nowy dyrektor generalny John Akers — człowiek, który przy opisie misji IBM lubił używać słów takich jak ograniczanie kosztów i usprawnianie — zastanawiał się nad całkowitym zlikwidowaniem działu badań i rozproszeniem pracowników na różne grupy produktów.

Z wieży z kości słoniowej

Wyzwanie 1-gigabitowe było katalizatorem innych głębokich zmian, które wyprowadziły naukowców z Almaden z ich wieży z kości słoniowej do prawdziwego świata zysków i strat. Almaden rozpoczął regularne wspólne prace rozwojowe z IBM Storage Systems Division, grupą produktów w dół wzgórza. Wkrótce jedna trzecia budżetu badawczego Almaden pochodziła z działu produktów. Munce uważa, że ​​stosunek finansowania daje grupie badawczej przejrzystość bez narażania niezależności.

Zmiana w finansowaniu stworzyła również nowy sposób myślenia o innowacjach, mówi Munce. Dziesięć lat temu postawa tutaj była taka: jeśli tego nie wymyśliłem, to nie chcę nad tym pracować, bo nie zdobędę za to uznania – wyjaśnia. Dzisiaj próbujemy powiedzieć: jeśli wymyślisz to w laboratorium lub jeśli jako pierwszy wyciągniesz to z laboratorium innej osoby i sprawisz, że będzie to istotne, nie obchodzi nas to.

Munce zajmuje wspólne stanowisko kierownicze, które podlega zarówno działaniom badawczym, jak i produktowym. Była to pozycja stworzona na początku lat 90., aby jeszcze bardziej zacieśnić więzy między obiema grupami. Bierze udział w spotkaniach dywizji produktowych, a następnie próbuje ustalić, jakie badania są potrzebne, aby służyć ich misji. Zakładając czapkę badawczą, jego zadaniem jest wpływanie na działy produktów IBM, aby poruszały się w kierunkach, które wykorzystują pracę wychodzącą z laboratoriów. Moim zadaniem jest tak naprawdę zarządzanie innowacjami, mówi. Musimy być oddzieleni, aby móc wprowadzać innowacje, tworzyć i motywować ludzi do prowadzenia dobrych badań. Ale musimy być połączeni, aby wprowadzić technologię na rynek.

Graficznym przykładem tego, jak daleko zespół badawczy ewoluował od pierwotnej wizji firmy Almaden, jest samo Laboratorium Zaawansowanego Zapisu Magnetycznego. Laboratorium, zaprojektowane przez członka personelu badawczego Fontanę, jest wspólnie obsługiwane przez grupy badawcze i produktowe. Dwa lata po tym, jak Almaden po raz pierwszy otworzył swoje podwoje, Fontana przekonał swoich menedżerów, by wyrwali wnętrzności z jednego skrzydła na pierwszym piętrze. Ta renowacja dała mu laboratorium o powierzchni 5000 stóp kwadratowych do wykonywania prac prototypowych – rodzaju pracy, którą kiedyś wykonywali inżynierowie produktów IBM zamiast jej personelu badawczego. Laboratorium to zapewnia zaplecze do szybkiego budowania komponentów, pozwalając naukowcom na wyższych piętrach – specjalistom od głowic do odczytu, głowic zapisujących, materiałoznawstwa i innych dziedzin krytycznych dla technologii napędów dyskowych – sprawdzić, czy ich innowacje będą ze sobą współpracować.

ukryć