Створений диск, здатний забезпечити збереження записаних на нього даних протягом мільйона років
У 1956 році компанія IBM випустила перший комп'ютер, здатний зберігати дані на жорсткому магнітному диску. В системі IBM 305 RAMAC використовувалося п'ятдесят 24-дюймових дисків, сумарна ємність яких становила 5 мегабайт, що було вельми значним об'ємом на той момент часу. Сьогодні ж зовсім неважко придбати диски, здатні зберігати 1 терабайт даних на одній 3.5-дюймової пластині. Але, незважаючи на таке збільшення показника щільності запису інформації та ефективності використання енергії, одна характеристика магнітних дисків залишилася незмінною - дані, записані на такі диски, можуть зберігатися максимум протягом десятиліття.
Настільки короткий термін життя даних піднімає одну цікаву проблему. Яким чином ми можемо зберегти найбільш важливі дані людської цивілізації для того, щоб ними могли користуватись наші далекі нащадки? Іншими словами, яка технологія може забезпечити достовірне зберігання даних протягом строку в один мільйон років або більше?
Одним із варіантів відповіді на попереднє питання є результати роботи Жероана де Врі (Jeroen de Vries) та групи його колег з університету Твенте (University of Twente) в Нідерландах. Ці дослідники розробили і виготовили досвідчені зразки дисків, які здатні зберігати дані протягом вищезазначених проміжків часу. Для перевірки розробленої ними технології були використані тести прискореного старіння, які підтвердили, що виготовлені диски можуть забезпечити збереження даних протягом більше одного мільйона років.
Створюючи "довгограючий" диск, дослідники керувалися деякими теоріями, що описують процеси старіння. Звичайно, неможливо провести експеримент по старінню в режимі реального часу, особливо коли періоди часу обчислюються мільйонами років, але є способи штучно прискорити процеси старіння.
Використана дослідниками ідея полягає в тому, що дані повинні зберігатися в середовищі якого-небудь матеріалу, що знаходиться в найнижчому енергетичному стані, і кожні одиниці даних повинні бути відокремлені один від одного і від навколишнього середовища досить сильними енергетичними бар'єрами. З-за цього, для зміни стану записаної одиниці інформації спочатку доведеться витратити чималу кількість енергії на подолання енергетичного бар'єру.
Ймовірність подолання вищевказаного енергетичного бар'єру визначається законом Арреніуса (Arrhenius law), який пов'язує ймовірність подолання енергетичного бар'єра з температурою, значенням постійної Больцмана і деякими іншими фізичними чинниками. Цей закон також враховує процеси коливання атомів, що дозволяє розрахувати частоту випадків подолання енергетичного бар'єру. Проведені дослідниками обчислення показали, що для того, щоб забезпечити збереження даних протягом мільйона років потрібно енергетичний бар'єр від 63 до 70 KBT, що без праці реалізується за допомогою існуючих на сьогоднішній день технологій.
Для підтвердження своїх теоретичних викладок дослідники створили диск, який має досить просту конструкцію, дані зберігаються у вигляді образів ліній, зображених на тонкому металевому диску, покритою захисним шаром. Матеріалом для диска став вольфрам, вибраний з-за його високої механічної міцності, низького коефіцієнта теплового розширення і температури плавлення, яка становить 3422 градуси за шкалою Цельсія. В якості захисного шару виступає покриття з нітриду кремнію (Si3N4), матеріалу, що володіє високою механічною міцністю і низьким коефіцієнтом теплового розширення. Використовуючи звичайні методи виробничої літографії, дослідники записали дані на поверхню диска, закодований їх у вигляді QR-кодів і впорядкувавши ці коди у вигляді концентричних ліній, шириною 100 нанометрів.
Згідно із законом Арреніуса, диск, здатний зберігати дані протягом мільйона років, повинен був протриматися 1 годину при температурі 445 градусів за шкалою Кельвіна. Досвідчені диски без труднощів пройшли цей тест. Більш того, диски пережили без втрати інформації підйом до температури 848 градусів Кельвіна, але подальше підвищення температури призвело до втрати значної кількості інформації.
Звичайно, в достовірності проведених тестів є деяка частка сумнівів. Адже теорія прискореного старіння застосовна лише при певному наборі умов і вона жодним чином не може врахувати різних непередбачених обставин. Важко собі уявити, як вольфрамові диски зможуть пережити катастрофу від падіння метеорита, адже такий диск буде безнадійно зіпсований навіть при температурі, що виникає при звичайному пожежі. Але Жероан де Врі впевнений, що він з колегами, використовуючи отриманий досвід, зможе незабаром зробити більш надійні системи довгострокового зберігання інформації, які дозволять в рамках програм, подібних програмі Last Pictures або Rosetta Project, зберегти дані людської цивілізації для наших далеких нащадків.