Svelato il disco di archiviazione dati da un milione di anni

Nel 1956, IBM ha introdotto il primo computer commerciale al mondo in grado di archiviare dati su un'unità a disco magnetico. L'IBM 305 RAMAC utilizzava cinquanta dischi da 24 pollici per memorizzare fino a 5 MB, un'impresa impressionante a quei tempi. Oggi, tuttavia, non è difficile trovare dischi rigidi in grado di archiviare 1 TB di dati su un singolo disco da 3,5 pollici.

Ma nonostante questo enorme aumento della densità di archiviazione e un altrettanto impressionante miglioramento dell'efficienza energetica, una cosa non è cambiata. La durata in cui i dati possono essere archiviati su dischi magnetici è ancora di circa un decennio.

Ciò solleva un problema interessante. Come possiamo preservare le informazioni sulla nostra civiltà su una scala temporale che le sopravviva? In altre parole, quale tecnologia può archiviare in modo affidabile le informazioni per 1 milione di anni o più?

Oggi abbiamo una risposta grazie al lavoro di Jeroen de Vries dell'Università di Twente nei Paesi Bassi e di alcuni amici. Questi ragazzi hanno progettato e costruito un disco in grado di archiviare dati in questo lasso di tempo. E hanno eseguito test di invecchiamento accelerato che mostrano che dovrebbe essere in grado di memorizzare i dati per 1 milione di anni e forse più a lungo.

Questi ragazzi iniziano con una teoria sull'invecchiamento. Chiaramente, non è pratico condurre un esperimento di invecchiamento in tempo reale, in particolare quando i periodi coinvolti sono misurati in milioni di anni. Ma c'è un modo per accelerare il processo di invecchiamento.

Questo si basa sull'idea che i dati devono essere archiviati in un minimo di energia separato dagli altri minimi da una barriera di energia. Quindi, per corrompere i dati convertendo uno 0 in 1, ad esempio, è necessaria energia sufficiente per superare questa barriera.

La probabilità che il sistema salti in questo modo è governata da un'idea nota come legge di Arrhenius. Ciò mette in relazione la probabilità di saltare la barriera a fattori come la sua temperatura, la costante di Boltzmann e la frequenza con cui è possibile tentare un salto, che è correlato al livello delle vibrazioni atomiche.

Alcuni calcoli semplici rivelano che per durare un milione di anni, la barriera energetica richiesta è di 63 KBT o 70 KBT per durare un miliardo di anni. Questi valori rientrano ampiamente nella gamma della tecnologia odierna, affermano de Vries e co.

E per dimostrare il punto, vanno avanti e costruiscono un disco in grado di memorizzare informazioni per questo periodo di tempo. Il disco è semplice nella concezione. I dati vengono memorizzati nel modello di linee incise su un sottile disco di metallo e quindi ricoperti da uno strato protettivo.

Il metallo in questione è il tungsteno, scelto per la sua elevata temperatura di fusione (3.422 gradi C) e il basso coefficiente di dilatazione termica. Lo strato protettivo è il nitruro di silicio (Si3N4) scelto per la sua elevata resistenza alla frattura e il suo basso coefficiente di dilatazione termica.

Questi ragazzi hanno realizzato il loro disco utilizzando tecniche di patterning standard e memorizzato i dati sotto forma di codici QR con linee larghe 100 nm. Hanno quindi riscaldato i dischi a varie temperature per vedere come sono andati i dati.

I risultati sono impressionanti. Secondo la legge di Arrhenius, un disco in grado di sopravvivere un milione di anni dovrebbe sopravvivere 1 ora a 445 Kelvin, un test che i nuovi dischi hanno superato con facilità. In effetti, sono sopravvissuti a temperature fino a 848 Kelvin, sebbene con significative perdite di informazioni.

Ciò si confronta bene con il Rosetta Project, una proposta della Long Now Foundation per creare materiali d'archivio in grado di memorizzare informazioni per periodi superiori a 10.000 anni.

Il nuovo lavoro suggerisce che dovremmo essere in grado di preservare una quantità significativa di informazioni per le civiltà future, forse anche aliene.

Ci sono avvertimenti, ovviamente. La teoria alla base dell'invecchiamento accelerato si applica solo in circostanze molto specifiche e non dice nulla sulla sopravvivenza in altri casi. Ad esempio, è difficile immaginare che il nuovo disco sia sopravvissuto a un meteorite. In effetti, sarebbe improbabile che sopravviva alle temperature che possono verificarsi in un normale incendio domestico.

Ma de Vries e co sono fiduciosi di poter realizzare sistemi di archiviazione dati ancora più robusti. Il loro lavoro è un passo interessante verso la conservazione dei nostri dati per le civiltà future.

Rif: arxiv.org/abs/1310.2961 : Verso lo stoccaggio di Gigayear utilizzando un mezzo a base di nitruro di silicio/tungsteno

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