211service.com
Miljonårig datalagringsdisk avslöjad
Redan 1956 introducerade IBM världens första kommersiella dator som kan lagra data på en magnetisk diskenhet. IBM 305 RAMAC använde femtio 24-tumsskivor för att lagra upp till 5 MB, en imponerande bedrift på den tiden. Idag är det dock inte svårt att hitta hårddiskar som kan lagra 1 TB data på en enda 3,5-tums disk.
Men trots denna enorma ökning av lagringstätheten och en liknande imponerande förbättring av energieffektiviteten, har en sak inte förändrats. Livslängden under vilken data kan lagras på magnetskivor är fortfarande ungefär ett decennium.
Det väcker ett intressant problem. Hur ska vi bevara information om vår civilisation på en tidsskala som varar längre än den? Med andra ord, vilken teknik kan på ett tillförlitligt sätt lagra information i 1 miljon år eller mer?
Idag får vi svar tack vare Jeroen de Vries arbete vid University of Twente i Nederländerna och några kompisar. Dessa killar har designat och byggt en disk som kan lagra data över denna tidsskala. Och de har utfört accelererade åldringstester som visar att den borde kunna lagra data i 1 miljon år och möjligen längre.
De här killarna börjar med en teori om åldrande. Det är uppenbart opraktiskt att genomföra ett åldrandeexperiment i realtid, särskilt när de inblandade perioderna mäts i miljoner år. Men det finns ett sätt att påskynda åldrandeprocessen.
Detta bygger på tanken att data måste lagras i ett energiminimum som är skilt från andra minima av en energibarriär. Så att korrumpera data genom att konvertera en 0 till en 1, till exempel, kräver tillräckligt med energi för att övervinna denna barriär.
Sannolikheten att systemet kommer att hoppa på detta sätt styrs av en idé som kallas Arrhenius lag. Detta relaterar sannolikheten att hoppa över barriären till faktorer som dess temperatur, Boltzmann-konstanten och hur ofta ett hopp kan göras, vilket är relaterat till nivån av atomvibrationer.
Några enkla beräkningar visar att för att hålla en miljon år är den nödvändiga energibarriären 63 KBT eller 70 KBT för att hålla en miljard år. Dessa värden ligger väl inom ramen för dagens teknik, säger de Vries och co.
Och för att bevisa poängen går de vidare och bygger en disk som kan lagra information under denna tidsperiod. Disken är enkel till sin uppfattning. Data lagras i mönstret av linjer etsade till en tunn metallskiva och täcks sedan med ett skyddande lager.
Metallen i fråga är volfram, som de valde på grund av dess höga smälttemperatur (3 422 grader C) och låga värmeutvidgningskoefficient. Skyddsskiktet är kiselnitrid (Si3N4) vald på grund av dess höga motståndskraft mot brott och dess låga värmeutvidgningskoefficient.
Dessa killar gjorde sin skiva med hjälp av standardmönstertekniker och lagrade data i form av QR-koder med linjer 100nm breda. De värmde sedan upp skivorna vid olika temperaturer för att se hur det gick med data.
Resultaten är imponerande. Enligt Arrhenius lag skulle en skiva som kan överleva en miljon år behöva överleva 1 timme vid 445 Kelvin, ett test som de nya skivorna klarade med lätthet. De överlevde faktiskt temperaturer upp till 848 Kelvin, om än med betydande mängder informationsförlust.
Det kan jämföras bra med Rosetta-projektet, ett förslag från Long Now Foundation för att skapa arkivmaterial som kan lagra information under perioder över 10 000 år.
Det nya verket antyder att vi borde kunna bevara en betydande mängd information för framtida civilisationer, kanske till och med främmande.
Det finns varningar förstås. Teorin bakom accelererat åldrande gäller bara under mycket specifika omständigheter och säger ingenting om överlevnad i andra fall. Det är svårt att föreställa sig att den nya skivan till exempel överlever ett meteorangrepp. Det skulle faktiskt vara osannolikt att överleva de temperaturer som kan uppstå vid en vanlig husbrand.
Men de Vries och co är övertygade om att de kan göra ännu mer robusta datalagringssystem. Deras arbete är ett intressant steg mot att bevara vår data för framtida civilisationer.
Ref: arxiv.org/abs/1310.2961 : Mot Gigayear-lagring med ett kiselnitrid/volframbaserat medium