Subskrybuj nas na Youtube
Sposób przechowywania danych, który przetrwa nawet wybuch jądrowy? Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych już nad tym pracują.
Typowa scena z filmu sci-fi: w dalekiej przyszłości kosmiczni podróżnicy odkrywają ślady prastarej cywilizacji. Podczas rozpoznania natrafiają na budynek z rzędami podobnych do siebie przedmiotów. Dochodzą do wniosku, że trafili na archiwum, w którym znajdują się nośniki danych. Kiedy udaje się je odczytać, wędrowcy z uznaniem wypowiadają się o technologii, która umożliwiła przechowanie informacji przez tysiące lat.
Niestety – jeśli nasza cywilizacja upadnie, informacji nie zostanie po nas wiele. Nośniki danych, na których polegamy, nie należą do najtrwalszych. Płyty CD, DVD czy Blu-ray przechowują dane – w najlepszym wypadku – kilka dekad, w najgorszym – zaledwie kilka lat. Powód jest prosty: warstwa zapisu reaguje z powietrzem i utlenia się (a ściślej: dochodzi do rozkładu polimeru, z której jest ona wykonana). Nietrwałe są również dyski twarde – magnetyczny zapis danych jest podatny na działanie czasu oraz czynników zewnętrznych, jak pola magnetyczne.
– W efekcie instytucje państwowe nie dysponują metodą zapisu danych, który przetrwałby próbę czasu, pożar, zalanie czy nawet impuls elektromagnetyczny powstały w wyniku wybuchu jądrowego. Postawiliśmy sobie za cel stworzenie takiej technologii – mówi mgr inż. Tomasz Lotz z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ).
Biorąc się do pracy, naukowcy wiedzieli, że ich nośnik danych musi być odporny na czynniki fizyczne. Od razu odpadły więc wszystkie materiały ze zbyt niską temperaturą topnienia, podatne na działanie wody, powietrza, silnych pól elektrycznych i magnetycznych. – W grę wchodzą metale takie jak wolfram, nikiel, tytan, ale też stal, a także ich stopy i spieki. A jeśli obniżymy wymagania co do temperatury topnienia, to także aluminium i magnez – tłumaczy dr hab. Paweł Sobkowicz z NCBJ.
Po wyborze materiału trzeba się zastanowić nad tym, w jaki sposób będziemy zapisywać dane. Większość informacji przechowywana jest na komputerach, toteż wykorzystywany jest do tego zrozumiały dla nich system binarny – język zer i jedynek. Innymi słowy: zapisać film na płycie to nic innego, jak za pomocą lasera wypalić na niej serię rowków reprezentujących jeden, pozostawiając powierzchnię nietkniętą tam, gdzie ma być zero. Podobnie jest w przypadku dysku twardego, gdzie jedynkę reprezentuje zmiana w polu magnetycznym, a zero – jej brak.
Jak zapisać ciąg zer i jedynek w metalu? Zaprzęgając do tego laser, który punktowo będzie topił materiał – co będzie można później odczytać jako jedynki. Jak tłumaczy dr hab. inż. Sławomir Wronka, chociaż fizyczna reprezentacja danych będzie przypominała kod binarny, to w rzeczywistości może to być coś innego. – Na przykład zapis przypominający obecnie stosowane fotokody. Dodatkowa zaleta takiego rozwiązania jest taka, że dane przed zapisem są kompresowane, a więc można pomieścić ich więcej – tłumaczy naukowiec. Nawet długotrwała pamięć powinna być poręczna, dlatego naukowcy postulują dwie formy, które mógłby przyjąć ich nośnik. Pierwsza to metalowa taśma, która po zapisie byłaby zwijana w szpulę. Druga to cienkie, metalowe płytki, które po naniesieniu danych byłyby przechowywane jedna na drugiej – w kostkach (na zdjęciu widać model w powiększeniu).
Najważniejszym elementem wynalazku jest sposób odczytu tych danych, który odbywałby się za pomocą zwykłego tomografu. – To urządzenie do trójwymiarowej fotografii rentgenowskiej. A skoro tworzony obraz jest przestrzenny, to nie musimy odczytywać po kolei fragmentów metalowej taśmy lub jednej płytki po drugiej, ale możemy spokojnie odczytać całą szpulę lub kostkę na raz. Co więcej, dla bezpieczeństwa nasz nośnik moglibyśmy nawet schować do metalowej puszki i dalej moglibyśmy odczytać dane bez naruszania opakowania – tłumaczy dr hab. inż. Wronka. Dodaje, że jedyne ograniczenie w tym wypadku związane jest z wielkością stosowanego tomografu. Docelowo rozwiązanie zostałoby wyposażone w specjalistyczne oprogramowanie do interpretacji obrazu tomograficznego tak, aby odczyt danych z metalu zachodził automatycznie. Jak zapewniają naukowcy, siła wynalazku polega na tym, że nie wymaga on opracowania dodatkowych technologii, bo wszystkie elementy są już w tej chwili dostępne na rynku.
/>
Jaka jest pojemność wynalezionej w NCBJ metody? Naukowcy uczulają, że jest ona ograniczona możliwościami ploterów laserowych, które zazwyczaj wykonują na długości jednego cala do tysiąca rowków. To znaczy, że na płytce metalowej o powierzchni jednego cala kwadratowego (w przypadku pamięci komputerowych zwykło się przyjmować imperialną notację) urządzenie z NCBJ jest w stanie zapisać milion bitów, tj. 122 kilobajty (dla porównania, tyle waży dzisiaj plik PDF o niskiej jakości). Rolka taśmy o długości 50 metrów i szerokości jednego cala pomieściłaby więc 23,4 megabajta. To mniejsza gęstość niż w przypadku 8-calowych dyskietek wprowadzonych do sprzedaży na przełomie lat 60. i 70.
– Należy jednak zaznaczyć, że nasze rozwiązanie nigdy nie ma wygrywać z nowoczesnymi metodami ani gęstością zapisu danych, ani prędkością odczytu. Nie musi, bo to nie pojemność i prędkość są tutaj podstawowymi atutami, ale trwałość oraz relatywnie prosta metoda zapisu i odczytu – tłumaczy mgr inż. Lotz.
Eureka! DGP
Trwa piąta edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 15 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 78 nadesłanych przez uczelnie i instytuty.
Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.
