tallennus

Läpimurto tiedon tallennuksessa: ikuiset 5D-lasilevyt

Ti, 02/16/2016 - 09:49 Jarmo Korteniemi


Southamptonin yliopiston tutkijat ovat ottaneet aimo askeleita "ikuisen" tiedontallennusmuodon kehittämisessä. Uuden tallennuskeinon uhotaan kestävän vähintään miljardeja vuosia.


Southamptonin yliopiston optoelektroniikan tutkimuskeskuksen tutkijat ovat ottaneet kehittelemänsä uudenlaisen tiedon varastointikeinon testikäyttöön. Heidän mukaansa tieto on luettavissa vielä miljardien vuosien päästä.

Tallennus tapahtuu nanorakenteiselle kvartsilasille ultranopeilla laserpulsseilla. Laservalon vain 10-15 sekuntia kestävät pulssit kirjoittavat kvartsiin pieniä pisteitä kolmeen kerrokseen. Pisteiden välit ovat niin pieniä, että ne muuttavat valon kulkua ja polarisaatiota kvartsissa.

Tallennettua tietoa voidaan lukea optisella mikroskoopilla ja polarisaattorilla.

Southamptonissa kehitetystä tallennuskeinosta puhutaan eksoottisen "viisiulotteisena", sillä tietoa tallennetaan paitsi nanorakenteiden perinteisen kolmen ulottuvuuden paikkatiedon ohella myös niiden kokoon ja suuntaukseen. Scifin ystäville tallennuslasit voivat futuristisen ulkomuotonsa kera näyttää varsi tutuilta. Niille onkin jo annettu lempinimi "Teräsmiehen muistikristalli", joka viittaa sarjakuvasankarin fiktiiviseen arkistoon jossain pohjoisnavan tienoilla. Erojakin tosin on, sillä lasi ei ole kidemuotoista ainetta.

Tallennuskapasiteettia yksittäisellä lasilevyllä on hulppeat 360 terabittiä. Ne kestävät myös 1000 asteen lämpötilan, ja säilyvät viileämmässä jopa miljardeja vuosia. 160 asteessa niille luvataan maailmankaikkeuden tähänastisen iän (13,8 miljardia vuotta) säilyvyys. Pitkän iän vuoksi ne voivat olla pian kirjastojen, arkistojen ja muiden jättimäisiä aineistoja hallinnoivien tahojen varmuuskopioinnin perustana.

Huima ikäarvio koskenee ainoastaan itse lasirakenteen säilyvyyttä. Koska lasi on erittäin jähmeää nestettä (amorfista ainetta), siinä tapahtuu aikaa myöten painovoiman vaikutuksesta valumista, etenkin korkeissa lämpötiloissa. Samalla sen rakenteeseen erittäin tiukkaan pakattu tietosisältö voikin muuttua lukukelvottomaksi jo paljon ennen kuin itse lasin tulkitaan muuttuneen. Siksi tutkijoiden visiona onkin säilöä lasikristalleja esimerkiksi avaruuden kylmyydessä ja painottomuudessa. Näin varmistettaisiin tiedon säilyminen jopa suurkatastrofien sattuessa.

Kaikkein suurin ongelma kauniiden ja kestävien muistikristallien ikuisuuden tiellä lienee mahdollisten lukulaitteiden lyhyt elinikä. Ehkäpä käyttöohjeet pitäisi kaivertaa kristallien mukana kulkeville kivitauluille? Ne säilyvät ainakin vuosituhansia..

Southamptonin yliopiston optiikan laboratorio luovutti vastikään UNESCOlle 5D-lasilevylle tallennetun ihmisoikeusjulistuksen. Luovutus tapahtui Kansainvälisen valon vuoden loppuseremonioissa Meksikossa. Muita levyille jo tallennettuja aineistoja ovat mm. Magna Carta, Kuningas Jaakon Raamattu, sekä tietysti Isaac Newtonin kirja Opticks.

Päivitys 16.2.2016 klo 11.00: Lisätty huomautus lasilevyjen muuntumisesta, sekä linkit levyille talletettuja teoksia koskeviin Wikipedia-artikkeleihin.

Juttu perustuu Southamptonin yliopiston tiedotteeseen. Tutkimusartikkelin abstraktin voi lukea täältä.

Magneettinauha elää ja yllättää

La, 04/11/2015 - 14:33 Toimitus

IBM ja japanilainen Fujifilm ovat tehneet magneettinauhatallennustiheyden uuden ennätyksen. Neliötuumalle erikoisvalmisteista magneettinauhaa mahtuu nyt pakkaamatonta dataa jopa 123 miljardia bittiä. Fujifilmin ja IBM:n tutkijoiden yhteistyössä kehittämä nauhan prototyyppi on kapasiteetiltaan suuri, mutta kustannuksiltaan edullinen. 

Saavutettu ennätys osoittaa, että jo vuonna 1952 kehitetty tallennusmenetelmä on edelleen ihanteellinen teknologia hyödynnettäväksi myös Big Datan ja pilviympäristöjen kaltaisilla uusilla käyttöalueilla. Tutkimusyhtiö Coughlin Associatesin mukaan tälläkin hetkellä yli 500 eksatavua dataa on tallennettuna nauhatallennusjärjestelmille. 

Uudella erikoisvalmisteisella magneettinauhalla varustetulle kämmenen kokoiselle kasetille mahtuu dataa 220 teratavua. Se vastaa 1,37 biljoonaa tekstiviestiä tai 220 miljoonaa kirjaa. Tallennuskapasiteetti on 88 kertainen verrattuna esim. IBM:n LTO6-kasettiin ja 22 kertainen verrattuna yhtiön uusimpaan yritystason magneettinauhaan. 

Tallennustiheysennätyksen rikkomisen mahdollistivat useat uudet teknologiat, kuten esimerkiksi: 

  • servojen hallintateknologia, joka mahdollisti mm. nauhan nopeuden optimoinnin ja lukupäiden tarkan asemoinnin yli 6 nanometrin tarkkuudella. Tarkka asemointi mahdollisti jopa 181 300 raidan kirjoittamisen tuumalle. 
  • parannettu ”write field head” -teknologia, jonka ansiosta voitiin käyttää paljon hienojakoisempia bariumferriittipartikkeleita (BaFe). 
  • datakanavan signaalin prosessointiin tarkoitettuja algoritmeja, jonka avulla voitiin parantaa luotettavuutta. 

Lisäksi tiedemiehet ovat kehittäneet uusia tunnistusmenetelmiä parantaakseen lukutarkkuutta. Menetelmien avulla päästään jopa yli 76% parempaan lineaariseen tallennustiheyteen verrattuna LTO6-kasetiin. 

Tiedote on IBM:n tiedote lähes suoraan kopioituna.