Известна легенда о том, что десять заповедей царя Соломона были выгравированы на поверхности его сапфирового перстня. Таким оригинальным способом, если верить сказанию, почти за тысячелетие до нашей эры пытались (или мечтали) решить задачу долговременного хранения информации. Исторические факты свидетельствуют, что эта задача волновала людей с незапамятных времен. Для записи информации наши предки использовали различные материалы: камень, глину (таблички шумеров), папирус, керамику, железо, позже - бумагу, фотопленки. Затем наступила эпоха т.н. машинных носителей информации - цилиндры Эдисона, граммофонные пластинки, никелевые матрицы, магнитные ленты и диски, оптические диски, твердотельные накопители.
Существующие сегодня горы архивных материалов, научных данных пытаются хранить по-разному: одни многократно переписывают информацию на магнитные носители, другие используют оптические, но проблема долговременного хранения информации в мире до сих пор не решена. Имеются в виду носители, которые позволяли бы хранить миллионы гигабайт информации многие столетия и тысятелетия, и которым никакие пожары, буквально, были бы не страшны.
Новейшая технология долговременного хранения информации на сапфировых оптических дисках, разработанная учеными Института проблем регистрации информации Национальной академии наук Украины в сотрудничестве с Институтом монокристаллов НАНУ как раз и отвечает таким требованиям.
- Многолетняя работа нашего института над созданием оптических носителей показала, что путь решения этой проблемы лежит в области создания оптических дисков для долговременного хранения, - рассказывает директор Института проблем регистрации информации академик НАНУ Вячеслав Петров.
- Все остальные методы предполагают запись информации на открытую поверхность, и только оптические диски обеспечивают возможность механической защиты этой поверхности. Однако львиная доля всех носителей информации имеет в качестве подложки поликарбонат. Этот материал - пластмасса - имеет температуру плавления, немного превышающую 200 °C и срок хранения (с учетом того, что используются не очень качественные регистрирующие среды) - от 1 до 15 лет. Поэтому в широком употреблении сегодня находятся носители информации, не имеющие длительного срока хранения данных.
Для первых оптических дисков в качестве подложки мы использовали стекло. Это многокомпонентный силикатный материал с температурой плавления около 600–700 °C, достаточно химически активный. Поэтому на его поверхности регистрирующий материал не может долго хранить информацию высокой плотности. Поиск других материалов, которые могли быть использованы в качестве прозрачной подложки оптического диска, привел нас вместе с академиком В.Семиноженко к идее использования для этой цели сапфира. Этот материал хорошо изучен, в Институте монокристаллов НАН Украины отработана технология его крупномасштабного производства, к тому же он обладает уникальными физико-химическими свойствами: высокая температура плавления (больше 2000 °C), твердость, уступающая лишь алмазу, износоустойчивость. Он идеально подходит для оптических окон при работе в экстремальных условиях в военной, научной и гражданской сферах использования, где материал работает продолжительное время, не меняя своих свойств. Благодаря таким качествам информация на его поверхности должна сохраняться намного дольше, чем на любых других носителях.
Многие годы воплотить в жизнь эту задумку нам не удавалось, как, впрочем, и никому в мире. И вот сейчас мы близки к решению этой проблемы технологически и полностью решили физически.
- В чем суть изобретения? Где-то уже можно увидеть такие диски?
- Нам удалось создать оптику, которая компенсирует поляризационные искажения сапфира и дает возможность через сапфировую подложку записывать и считывать информацию с максимально высокой допустимой для оптики плотностью. Эта идея хороша тем, что для ее реализации не нужно создавать новые технологии. Поэтому после того, как мы разобрались с оптикой и физикой процесса, нам удалось в короткий срок выпустить первый оптический диск на сапфире. Его диаметр 80 мм, плотность записи соответствует стандартному диску CD-ROM и на его поверхности записывается 210 Мбайт информации.
- Когда такие диски могут стать доступными для государственных организаций, частных фирм и индивидуальных пользователей?
- Все технологические процессы сегодня отработаны. Исследования проводились совместно с другими академическими институтами. Например, для того, чтобы металлизировать поверхность записанной информации, необходимо нанести высокотемпературные металлические пленки. Эти работы проведены в Институте проблем материаловедения. Технология ориентации и обработки сапфировых дисков отработана в Институте монокристаллов и в организациях, входящих в НТК "Институт монокристаллов". Изготовление дисков уже осуществляется и в скором времени может быть налажено их производство в широких масштабах. Запись информации реализована на нашем технологическом комплексе, разработанном для создания матриц при развертывании производства компакт-дисков в Украине. После некоторой модернизации его оборудования мы сможем в короткий срок наладить производство сапфировых дисков, которые будут считываться на стандартных накопителях информации с небольшой корректировкой оптической схемы (ее сможет осуществить любой технический персонал, работающий с вычислительной техникой, или любой пользователь).
Планируется запись и хранение информации на дисках диаметром не только 80 мм, но и
120 мм (в формате СD и DVD). Производство таких дисков может начаться уже в этом году при финансовой поддержке заинтересованных организаций.
- Интересно, сколько может храниться информация на сапфировых дисках?
- Вечно. А если в конкретном измерении - десятки тысяч лет.
- Проблема долговременного хранения больших объемов информации в мире весьма актуальна, и в некоторых странах тоже ведутся разработки в этом направлении.
- Как показывает исторический опыт, наиболее долговременным является метод записи информации в виде геометрического рельефа на носителе. Это использовано в клинописи, на глиняных табличках шумеров, стелах в храмах египетских фараонов. Для долговременного хранения информации на сапфировых дисках мы должны создать информационный рельеф непосредственно на их поверхности.
Наша технология совершенно оригинальна и не имеет аналогов в мире. Этот способ долговременного хранения информации на сапфировых оптических дисках в настоящее время патентуется за рубежом.
По мнению ученых, у этой технологии - фантастические перспективы. Информационные ресурсы, наработанные человечеством, подобны вселенной с мириадами звезд и загадочной "темной материей", которую еще предстоит изучать и изучать. Колоссальные массивы ценнейшей информации накопились в последние полтора десятка лет в биологии. Например, информацию о геноме человека и других биологических видах не запишешь на бумажный носитель. Уже сегодня поставлена задача расшифровать, записать и сохранить генетическую информацию о многих биологических объектах (а это миллионы гигабайт) с целью надежной сохранности на многие столетия. Это необходимо, чтобы в случае какой-либо глобальной экологической катастрофы сохранить информацию о биоразнообразии нашей планеты.
Не только научные знания требуют надежного долговременного хранения. Огромную важность для национальной безопасности представляют техническая и технологическая документация, информация о радиоактивных отходах, экологически опасных объектах и т. п. Еще один пласт для бережного хранения - культурное наследие. Кстати, сохранение и воссоздание сокровищ народного творчества, памяток письменной и художественной культуры Украины - не менее интересное направление деятельности Института проблем регистрации информации. Несколько дней назад в стенах НАНУ, где проходило заседание президиума академии, звучала фонограмма выступления Виктора Михайловича Глушкова на заседании Президиума АН УССР, записанная на первом в мире сапфировом оптическом диске, разработанном и изготовленном Институтом проблем регистрации информации и НТК "Институт монокристаллов". В этом выступлении гениальный кибернетик предрекал поистине фантастические перспективы развитию оптической записи информации для компьютерной техники и информационных технологий. Его ученики и последователи оказались достойны своего Учителя.