Menu

Data na věčnost

Pevné disky a optická média mají příliš krátkou paměť a hardware pro čtení dat rychle zastarává. Vědci proto chtějí cenná data ukládat také do diamantů nebo do skla - a to prakticky navždy.

Funguje to takto už několik desetiletí - naše civilizace vytváří stále větší množství dat a počítačový průmysl spolehlivě dodává stále výkonnější média pro jejich ukládání. Konec tohoto závodu se však dá předvídat - a výzkumník Siddhart Dhomkar věří tomu, že výrobci datových médií budou těmi, kteří v něm prohrají. „Běžný pevný disk dosáhl svého limitu, je možné na něj uložit maximálně několik terabajtů,“ uvádí fyzik z City College z New Yorku. Data na něm navíc vydrží jenom několik málo let a pak se začne chovat podivně, anebo rovnou vypoví službu. Stejně tak DVD a jiná optická média v praxi fungují nejdéle několik desetiletí, a flashové paměti se mohou stát nespolehlivými dokonce po několika málo letech.

Siddhart Dhomkar proto do této soutěže posílá alternativu, kterou jsou - možná trochu překvapivě - diamanty. Na rozdíl od klenotnického průmyslu mu však nejde o perfektně vybroušený kámen, ale o pravý opak. Jeho řešení spočívá v tom, že diamanty se odchylují od dokonalosti - jejich krystalová mřížka není sestavena jenom z naprosto bezvadné řady uhlíkových atomů. Na různá místa se totiž vkrádá atom dusíku a někde schází také atom uhlíku. Příležitostně se stane obojí, kdy vedle atomu dusíku schází uhlík. Vědci tento úkaz nazývají Nitrogen Vacancy (NV). A právě do této mezery chce Dhomkar v budoucnu data ukládat.

Tisíckrát více než Blu-ray

Tato místa s chybějícím atomem dusíku mohou přijímat elektrony, takže vznikají dva stavy - s elektronem a bez elektronu, tedy digitální nula a jednička. Výzkumníci použili zelený laser pro přijímání elektronů a silný červený laser, který je opět z mezery odstraní. Pomocí slabého červeného laseru pak mohou zjistit, jestli elektron byl do místa přijatý, či nikoli. K dispozici jsou tak všechny náležitosti k tomu, aby se data z diamantů dala ukládat a číst.

Všechny dosavadní technické vymoženosti pocházející od konkurence by tak byly výrazně překonány - pokud se diamanty uskladní v temném prostoru, mají data vydržet de facto věčně. Také datovou kapacitu by bylo již obtížné překonat. Data totiž Dhomkar může ukládat do celých diamantů, tedy nejenom do jediné vrstvy jako u DVD. Dosáhne tak až tisíckrát vyšší kapacity než Blu-ray disky. A to by mohl být teprve začátek, podaří-li se vědcům překonat slabiny jejich techniky. Jednotlivé mezery zatím neumějí ovládat jednotlivě, protože jsou menší než jeden krychlový nanometr, a tedy menší, než je vlnová délka laseru. Nyní tedy Dhomkar musí ukládat každý bit paralelně do více mezer. Se svým týmem však pracuje na tom, jak přístupové metody vylepšit. Podaří-li se mu umístit každý bit do jediné mezery, datová kapacita diamantu by překonala všechno, čeho stávající technologie dokázala dosáhnout.

Newton vyrytý do skla

Jiný pokus o dlouhodobé ukládání dat pochází z britských ostrovů. Peter Kazansky, profesor fyziky na Univerzitě v Southamptonu, používá všednější materiál než jiné datové nosiče - a sice sklo. Prostřednictvím laserových paprsků vytváří miniaturní nanobody, v nichž jsou uloženy bity - a to nejenom v jedné vrstvě, ale trojrozměrně. Podle Kazanského je možné do jednoho bodu uložit až 256 bitů. Skleněný datový prostor přitom dosahuje mimořádné datové hustoty - přibližně deset terabajtů dat z celé americké kongresové knihovny ve Washingtonu je možné 36krát uložit na skleněný kotouček o velikosti mince. Kazansky na jednoduchém pokusu demonstruje, jak nezničitelný je nový úložný prostor. Skleněný kotouček plamenem zahřeje až na tisíc stupňů a potom ho ponoří do chladné vody. Nic se nestane - struktura je nepoškozená a data tuto torturu přežila ve zdraví. „Tento úložný prostor vydrží, dokud existuje univerzum,“ vychvaluje Kazansky svůj výzkum.

Která technologie nakonec zvítězí, je dnes obtížné říci. Náklady na diamanty by v žádném případě nebyly vzhledem k obrovské datové kapacitě nepřekonatelnou překážkou - umělý diamant pro pokusy stojí kolem 150 dolarů. Mohlo by dojít na otázku, u kterého řešení je zapisovací a čtecí technika levnější.
Za velkého ohlasu veřejnosti Kazansky již začaroval do skla historické dokumenty jako Magna Charta Libertatum (Velká listina svobod) nebo Newtonovo dílo Optika. Kromě dat je možné do skleněných kotoučků také vyrývat obrazy, které poukazují na obsah. Do datového nosiče obsahujícího dílo o optice je tak vtištěna podobizna Isaaca Newtona.

Jak přečíst data z osmibitů

V souvislosti s problematikou dlouhodobého ukládání dat vyvstává další otázka: Je vůbec možné garantovat, že budoucí generace ještě budou umět staré informace přečíst? Ten, kdo někdy zkusil vyvolat obsah z osmibitových počítačů Atari 800 XL nebo Commodore C-64, s tím má svoje zkušenosti. Jsou-li kazety nebo diskety čitelné, převážně schází vhodný přehrávač a funkční počítač. Pokyny k obsluze těchto starých strojů, na věčnost vyryté do skleněného kotoučku, by mohly představovat nápravu.

Před problémem vhodného způsobu čtení stojí také profesionální archiváři, například v německé národní knihovně (DNB). Neukládají jenom to, co bylo od roku 1912 vytištěno jako kniha nebo časopis, ale již od konce 70. let shromažďují také diskety, CD-ROMy a jiné digitální datové nosiče. Tato data chtějí překopírovat a převést do digitálního dlouhodobého archivu. Namísto bohaté sbírky historických počítačů knihovna zcela pochopitelně vsadila na emulaci - software tak umožní, aby staré programy mohly fungovat na novém počítači.

V české Národní knihovně v Praze funguje oddělení pro dlouhodobé ukládání dat s označením LTP (Long-term preservation system), které zatím používá spíše tradiční technologie, jako jsou disková pole a magnetické pásky. „Pro své potřeby upřednostňujeme používání již osvědčených a vyzkoušených řešení,“ uvádí ředitel odboru digitalizace Petr Kukač. „V současnosti tak v Národní knihovně bezprostředně neprobíhá žádný projekt vývoje nových technologií pro dlouhodobé ukládání dat.“ S bity vyrytými do skleněných kotoučků, nebo dokonce do diamantů se tak prozatím nepočítá.

Foto popis| Diamanty: V temném prostředí by mohly skladovat data prakticky na věčnost.
Foto popis| Profesor Peter Kazansky z Univerzity v Southamptonu, který se pokouší bity dlouhodobě ukládat do skla.
Foto popis| Do skleněného kotoučku byl uložen i celý text Bible.
Foto popis| Všeobecná deklarace lidských práv byla uložena do oblasti o poloměru jednoho milimetru a s tloušťkou 30 mikrometrů.
Foto popis| České knihovny zatím sázejí na osvědčené způsoby dlouhodobého skladování informací (na snímku Národní technická knihovna v Praze).

MICHAL ČERNÝ, michalcerny.media@seznam.cz


Příbuzná témata: