Pokořitelé paměti
21. 1. 2011
Většina kultur v lidských dějinách hledala způsoby, jak uchovat pro příští pokolení důležité údaje, myšlenky i obrazy svého současnosti. Od nejstarších záznamů na stěnách jeskyní až po supermoderní vynálezy dnešní high-tech můžeme sledovat cestu lidského hledání a důvtipu, který se snažil překonat propasti času.
Lidská paměť je jedinečný systém pro uchování dat. Jenže má omezené možnost a kapacitu. Většina z nás si pamatuje jen útržky a časem naše paměťové stopy podléhají zkreslení, idealizaci, anebo je prostě zapomeneme.
S odvěkým nepřítelem, jakým je pro nás všechny čas, bojovali už naši dávní předkové. Hledali způsob, jak data v nejrůznější podobě uchovat pro sebe i pro jiné spolehlivě a natrvalo. Kámen, hlína, papyrus, pergamen. Těžké, křehké, drahé.
První převratný vynález. Papír, jak jej známe dnes. Vynálezem knihtisku se data poprvé začala šířit ve velkém. Průmyslová revoluce v 19. století přinesla zcela nové technologie. Velká hliníková deska je tisková forma. Sledujte teď s námi postup tisku pomocí nejrozšířenější tiskové techniky dneška – ofsetu. Na polymerový teplocitlivý povrch tiskové formy se nejprve vypálí data – to, co se bude tisknout.
Data vypaluje 192 paprsků infračervených diodových laserů. Vrchní vrstva tiskové formy odpuzuje vodu a přijímá mastnou tiskařskou barvu. Ve vývojce se odstranila ta její místa, která laser narušil. Na nich se nebude tisknout. Tiskový obraz. Svět složený z bodů. Čím větší body a hustěji vedle sebe, tím tmavší obraz. Barevný tisk se skládá ze čtyř základních barev. Černé, azurové, purpurové a žluté.
Taková tisková forma je tedy pro každou barvu. Právě se napíná na formový válec v mohutném tiskovém stroji. A tiskne se. Ohromnou rotačkou probíhá téměř dva metry široký pás papíru neuvěřitelnou rychlostí dvanácti metrů za sekundu. Kamery se stroboskopickým světlem kontrolují správný soutisk barev. Při průletu sušicím tunelem barvy při teplotě kolem 170 stupňů zaschnou.
Na tomto místě se téměř dvoumetrový pruh papíru dělí na čtyři užší. Ven vyjíždí téměř hotový produkt. Každou hodinu se potisknou až čtyři tuny papíru. Spotřebuje se sto kilogramů čtyř barev.
Zaznamenat a reprodukovat lidský hlas. Poprvé se to povedlo slavnému Edisonovi. Emile Berliner zkonstruoval o deset let později gramofonovou desku, jak ji známe ještě i dnes. Plochý kotouč z PVC s oboustranným mechanickým záznamem do velice jemné drážky. Díky záznamu do levé a pravé strany drážky máme zvuk stereofonní.
Monokrystal křemíku. Symbol doby křemíkové. Tenké plátky křemíku a dalších krystalických látek se staly základem pro výrobu polovodičů. Zrodila se mikroelektronika, která od základu změnila náš svět.
Záznamová media pro rostoucí hory dat. Nejprve velké a malé magnetické diskety. Rozkošných jeden a půl megabytu dat. A velká hlava, která je čte. Pevné disky. Magnetická vrstva na skle, nověji na kompozitech. Záznam dat jde do hloubky vrstvy. Čtecí hlavička k nim má rychlý bezdotykový přístup. Dnes až terabyty dat na disku.
Optické disky. Vypalovací CD mělo 700 Megabytů. Nové lasery umožnily hustší záznam. DVD – 4,7 Gigabytu, dvouvrstvý Blu-ray až 50 Giga! Bohužel čitelnost dat – nejvýš deset let.
Pevné paměti. Kdysi dávno to začalo čipy E-PROM, které se daly vymazat ultrafialovým světlem.
Paměťové karty. Zpočátku velké, s pomalým ukládáním a směšně malou kapacitou. Dnes malinké, pojmou tisíckrát víc a jsou dost rychlé i pro kamery s vysokým rozlišením.
Trend však směřuje k SSD – harddiskům bez pohyblivých částí. Jsou lehčí, rychlejší, úspornější. A jejich kapacita stále roste. Tyto magnetické pásky jsou paměti se zcela speciálním posláním. Uchovávají tisíce pořadů České televize. Kdysi pásy na cívkách, dnes úzké pásky v kazetách – i pro vysoké rozlišení.
A tohle je nejnovější podoba televizní programové paměti. Datová knihovna. Obří zásobník ukrývá deset tisíc kazet. Každá z nich pojme jeden TerraByte dat. V digitální televizi je totiž vše převedeno na data. Od obrazu přes zvuk až po databanku údajů, z níž čerpají všichni – od zpravodajství až po vzdělávací pořady. Především zpravodajcům slouží data na rychlých diskových polích.
Jenže jaké záznamové médium mají používat řadoví uživatelé domácích počítačů či notebooků? Vracíme se k CD. Právě optické disky se díky své záznamové kapacitě staly už před časem dostačující a cenově dostupné. Dnes je k dispozici mnoho značek záznamových disků DVD pro jednorázový i opakovaný záznam dat.
Jak vypalovací DVD funguje? Skládá se z vrchního a spodního kotouče. Ve spodním dílu jsou předlisovány jemné drážky. V nich je vrstvička organického barviva. Nad ním je vrstvička stříbra, která odráží laserový paprsek, přicházející zdola. Lepidlo obě části drží pohromadě.
Vstupte s námi do výrobní haly, kde se zrodil zcela nový, unikátní optický disk pro záznam dat. Ne, nejsme v zahraničí. Tyto záběry jsme natočili u nás, v Praze Holešovicích. Uvidíte spojení supertechnologie dneška s odkazem starověkých kultur.
Heda Polívková, ředitelka, Northern Star, Praha: Klínové písmo se zapsalo na keramické destičky, které se dochovaly až dodnes. A byly to všechno anorganické materiály. Proto jsme vyměnili organické látky za anorganické, za kovy. A tím jsme docílili toho, že data se jednou zapíšou a měla by zůstat navždy.
Před více než dvaceti lety na Tokijské univerzitě vyvinuli a patentovali metodu na záznam dat do kovové vrstvy. Tehdy však ještě neexistovala použitelná technologie. Tuto možnost poskytly až současné optické disky. Jenže jejich největší slabinou je organická záznamová vrstva a degradující vrstva odrazná.
Ing. Radomír Starý, technický ředitel, Northern Star, Praha: Toto jsme dokázali přetvořit na nejsilnější článek a nejlepší vlastnost tohoto nosiče, určeného pro archivaci, a dneska už můžeme hovořit o tom, jestli jsme něčím omezeni, tak tím, že pořád je to všechno jenom na plastu.
Data Tresor Disc – to je název nového optického disku české firmy Northern Star. Také DTD má spodní a vrchní disk z polykarbonátu. Pod nimi je tenká ochranná vrstva a uprostřed to hlavní – záznamová keramicko-kovová vrstva. A právě její složení a příprava činí z Data Tresor Disku unikátní záznamové médium. A je také předmětem českého know-how a patentové ochrany.
Spodní i vrchní disk putují výrobní linkou od začátku společně. Z lisu projdou chlazením na pokojovou teplotu a po nanesení ochranných vrstev směřují do komor s vysokým vakuem. Tam probíhá klíčová operace – nanesení jen několik nanometrů tlusté keramicko-kovové záznamové vrstvy pomocí plazmatického napařování.
Jak probíhá záznam na optický disk? Laserový paprsek vypalovačky se odráží od vrstvičky stříbra a v záznamové vrstvě organického barviva vypaluje kratší a delší značky – pity. Digitální záznam je připraven ke čtení. Data Tresor Disk odraznou vrstvu nemá. Laserový paprsek interaguje přímo s keramicko-kovovou záznamovou vrstvičkou. Vznikající teplo v ní vytváří různě dlouhé mikrobublinky. Tyto pity jsou trvalým a vysoce odolným digitálním záznamem.
Na ochrannou vrstvu spodního disku se teď nanáší lepidlo. To prudkým roztočení disku rovnoměrně pokryje celou jeho plochu. Spojí se horním diskem a nechá se pod ultrafialovým světlem vytvrdit.
Naše další cesta za novým záznamovým médiem vedla do laboratoří Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu v Praze Letňanech. V jeho zkušebních boxech totiž proběhly testy, které měly prověřit odolnost záznamu na discích v podmínkách zvýšené teploty a vlhkosti. Právě těmto vlivům spolu se slunečním zářením totiž nejvíce podléhají záznamy na běžných vypalovacích DVD.
Při testu zrychleného stárnutí podle švýcarské metodiky ECMA byly desítky disků vystaveny vysoké teplotě a vlhkosti. Statistické vyhodnocení přineslo jednoznačný výsledek: data mají životnost zaručenou nejméně na sto šedesát let! I na nejkvalitnějších běžných vypalovacích DVD zůstanou data čitelná maximálně deset let. Naše nové DTD tedy nabízí nejméně šestnáctinásobně delší životnost! Kromě zaručené životnosti dat šlo vývojovému týmu také o to, …
Ing. Radomír Starý, technický ředitel, Northern Star, Praha: …, aby uživatelé měli možnost použít buď všechny, nebo většinu vypalovaček, běžně dostupných na trhu bez úprav, pouze dejme tomu za určitých doporučení, jako je třeba doporučená zápisová rychlost 4x.
Data Tresor Disk je určen k dlouhodobému archivování dat. Jaké možnosti tedy nabízí uživateli dnešní technika? Magnetický záznam na pevných discích má záruku nejvýš deset let, přesto se magnetismus snižuje už mnohem dříve. Paměťové karty a flešky: životnost dat do deseti let, avšak s nutným zálohováním. Organické záznamové látky optických disků omezují životnost dat většinou na několik let. Magnetické pásky: mají obrovskou kapacitu, ale nejsou odolné proti prokopírování, mechanickému poškození a elektromagnetickým poruchám.
Nové optické disky s keramicko-kovovou záznamovou vrstvou tedy v sobě spojily odkaz starověkých civilizací s moderní technologií dneška. A tým z pražských Holešovic už připravuje náhradu disků z polykarbonátu odolným sklem. Pak se životnost zaznamenaných dat ještě zmnohonásobí.
Autor: Vladimír Kunz