- Saugojimo technologijų evoliucija vyko nuo perfokortų ir magnetinių juostų prie standžiųjų diskų, optinių diskų ir vis kompaktiškesnių bei pigesnių „flash“ atminties įrenginių.
- Didelės spartos tinklų ir didelių duomenų centrų derinys paskatino debesų kompiuteriją, duomenų ežerus ir paskirstytą masinę didžiųjų duomenų saugyklą.
- Dabartiniai iššūkiai sutelkti į patvarumą, saugumą ir eksponentinio duomenų augimo valdymą, tyrinėjant tokias technologijas kaip holografinė atmintis ir DNR saugojimas.
Per visą istoriją žmonija sukūrė įvairiausių gudrybių ir prietaisų informacijai saugoti : nuo molinių lentelių ir perforuotų kartoninių kortelių iki duomenų debesų, išsibarsčiusių po visą pasaulį. Šiandien mūsų generuojamų duomenų kiekis yra toks stulbinantis, kad mūsų smegenys, kad ir kaip išsivysčiusios, vis dar yra nepakankamos ir joms reikia technologinės pagalbos.
Supratimas, kaip nuo kelių kilobaitų metalinėje spintelėje perėjome prie terabaitų kišenėse ir zettabaitų paskirstytuose duomenų centruose, yra ne tik istorinis kuriozas: jis paaiškina, kodėl dirbame taip, kaip dirbame, kaip vartojame skaitmenines pramogas ir su kokia rizika susiduriame prarasti prisiminimus, dokumentus ar žinias, jei pasirenkame netinkamą saugojimo laikmeną.
Nuo žmogaus atminties iki pirmųjų duomenų saugojimo įrenginių
Prieš aptariant diskus, juostas ar debesis, verta prisiminti, kad pirmasis atminties įrenginys yra žmogaus smegenys, turinčios ribotą ir netobulą biologinę atmintį . Evoliucija padidino jų dydį ir talpą: tokių rūšių kaip Australopithecus afarensis smegenys buvo apie 400–500 cm³, Homo habilis – 600–700 cm³, Homo erectus – 800–1100 cm³, o neandertaliečių – apie 1200–1600 cm³ . Šiuolaikinių žmonių, Homo sapiens, smegenų tūris yra apie 1230 cm³.
Šis šuolis leido mums gaminti įrankius, kurti kultūras, ritualus ir sudėtingas kalbas , tačiau atmintis išlieka trapi: mes pamirštame, iškraipome prisiminimus ir nesugebame susidoroti su dabartine duomenų lavina. Todėl reikia kurti išorinius įrenginius, kurie stabiliai saugotų informaciją , nepriklausydami nuo mūsų neuronų.
Perfokortos: skylių kalba
Pirmasis didelis šuolis skaitmeninio saugojimo link buvo mechaninis: perfokortos . 1725 m. prancūzas Basile'is Bouchonas sukūrė perforuotų kortelių sistemą staklėms valdyti. Tai nebuvo skaičiavimas šiuolaikine prasme, bet tai buvo instrukcijų kodavimo ir pakartotinio naudojimo metodas.
1837 m. britų matematikas Charlesas Babbage'as suprojektavo savo garsųjį analitinį variklį – skaičiavimo mašiną su judančiomis dalimis, kuri komandoms ir rezultatams perduoti naudojo perforuotas korteles. Skylės veikė kaip įjungimo / išjungimo jungikliai , numatantys dvejetainį kodą.
Vėliau amerikietis Hermanas Hollerithas pritaikė šią idėją praktiškai su savo surašymo analitiniu varikliu: išmuštos skylutės vaizdavo instrukcijas ir duomenis, kuriuos mašina galėjo nuskaityti automatiškai. Dešimtmečius perfokortos buvo standartinė programų ir duomenų laikmena daugelyje kompiuterių.
Nuo septintojo dešimtmečio jas pradėjo keisti magnetinės technologijos, nors jos ir toliau buvo naudojamos iki devintojo dešimtmečio tokioms užduotims kaip standartizuoti testai ar elektroninis balsavimas ant perforuoto popieriaus.
Magnetizmo pradžia: juostos, būgnai ir šerdys
Šeštajame dešimtmetyje kompiuterių pasaulis pritaikė magnetizmą informacijai saugoti. Pagrindinė idėja paprasta: padengti terpę įmagnetinama medžiaga ir suskirstyti ją į mažyčius domenus (dipolius), kurie vaizduoja bitus.
1928 m. vokiečių inžinierius Fritzas Pfleumeris , įkvėptas Valdemaro Poulseno magnetinio kabelio, užpatentavo magnetinę juostą . 1965 m. „Mohawk Data Sciences“ pristatė magnetinės juostos kodavimo įrenginį, skirtą palaipsniui pakeisti perfokortas . Juostos pasižymėjo didesne talpa už mažesnę kainą, nors prieiga išliko nuosekli.
1932 m. austras Gustavas Taušekas išrado magnetinį būgną – cilindrą, padengtą įmagnetinama medžiaga. Šie būgnai galėjo saugoti apie dešimt tūkstančių žodžių ir buvo tiesioginiai šiuolaikinių kietųjų diskų pirmtakai, siūlantys greitesnę prieigą nei juostos.
Maždaug tuo pačiu metu atsirado pagrindinės atminties technologijos. Nuo XX a. 40-ojo dešimtmečio pabaigos iki 50-ojo dešimtmečio buvo sukurta magnetinė šerdinė atmintis , dar vadinama toroidine atmintimi: maži feromagnetinės medžiagos žiedai, per kuriuos buvo perbraukti laidūs laidai. Kiekviena šerdis saugojo vieną bitą , o jos magnetinę būseną buvo galima greitai nuskaityti ir įrašyti.
1953 m. MIT įsigijo patentą ir sukūrė kompiuterį „Whirlwind“ – magnetinės atminties kaip operatyviosios atminties (RAM) naudojimo pradininką. Jis buvo daug greitesnis ir patikimesnis nei perfokortos, tačiau jo gamyba buvo sudėtinga ir brangi , reikalaujanti labai tikslaus ir kruopštaus surinkimo.
Elektroninės atmintinės: nuo Williamso vamzdelio iki puslaidininkio
Prieš tranzistoriams viską keičiant, egzistavo tarpiniai elektroniniai saugojimo sprendimai. 1946 m. Mančesterio universitete profesorius Frederickas C. Williamsas ir Tomas Kilburnas sukūrė vadinamąjį Williamso vamzdį . Tai buvo modifikuotas katodinių spindulių vamzdis, leidžiantis dvejetainius duomenis saugoti kaip krūvio modelius ekrane . Jis buvo naudojamas kaip RAM ankstyvuosiuose kompiuteriuose su saugomomis programomis.
1948 m. atsirado dar viena neįprasta technologija: „ Selectron“ – termioninis vožtuvas, galintis veikti kaip atsitiktinės prieigos atmintis . Jį sukūrė Janas A. Rajchmanas ir jo komanda Amerikos radijo korporacijoje (RCA). Nors techniškai jis buvo įdomus, jo sudėtingumas ir kaina gerokai ribojo jo pritaikymą.
1949 m. buvo pristatyta uždelstos linijos atmintis , pagrįsta signalo sklidimo fizinėje terpėje (pavyzdžiui, gyvsidabrio ar kvarco) laiko išnaudojimu. Bitai buvo koduojami kaip impulsai, kurie nuolat cirkuliavo terpėje; tai buvo išradingas sprendimas, bet nelabai lankstus, palyginti su vėlesne RAM.
Šeštojo dešimtmečio pabaigoje magnetinė atmintis tapo dominuojančia RAM, kol septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose pradėjo atsirasti puslaidininkiai . 1966 m. naujai įkurta „Intel“ pradėjo pardavinėti 2000 bitų puslaidininkines atminties mikroschemas , kurių kiekvienoje ląstelėje buvo miniatiūriniai tranzistoriai arba kondensatoriai.
1966 m. taip pat pasirodė DRAM (dinaminė laisvosios kreipties atmintis) . DRAM kiekvienas bitas saugomas kaip elektros krūvis kondensatoriuje . Tai nepastovi atmintis: nutrūkus maitinimui, informacija prarandama. Tačiau ji yra labai tanki ir nebrangi, todėl tapo standartine pagrindine atmintimi asmeniniuose kompiuteriuose ir serveriuose.
Priešingai, ROM (tik skaitymui skirta atmintis) yra užprogramuota visam laikui ir saugo duomenis net ir išjungus įrenginį, todėl tai labai naudinga saugant programinę-aparatinę įrangą ir įkrovos procedūras.
Pažangios magnetinės inovacijos: „Twistor“ ir „Bubble Memory“
1957 m. tyrėjas Andrew Bobeckas „Bell Labs“ išrado „Twistor“ atmintį . Ši technologija apvyniojo magnetinę juostą aplink laidų laidą , o ne naudojo toroidinius šerdis, o tai sumažino svorį, energijos suvartojimą ir gamybos sąnaudas.
„Bell Labs“ pristatė „Twistor“ kaip geresnę alternatyvą magnetinėms šerdims: pigesnį, lengvesnį ir lengviau pagaminamą . Tačiau jo komercinis laikotarpis buvo trumpas, nes netrukus pasirodė kompaktiškesni ir keičiamo dydžio puslaidininkiniai RAM lustai.
Remdamasis šiuo tyrimu, Bobeckas 1980 m. sukūrė garsiąją „Burbulinės atminties“ technologiją. Ši technologija naudojo labai ploną magnetinės medžiagos plėvelę, kurioje buvo suformuotos mažos įmagnetintos sritys, „burbulai“ , kurių kiekvienas reiškė bitą. Ji buvo nepastovi ir gana tvirta , nors ją sunku pagaminti dideliu mastu.
Magnetiniai diskai ir juostos: nuo IBM 350 iki diskelių
Didysis šuolis link to, ką mes pažįstame šiandien, įvyko su magnetiniais diskais . 1951 m. UNIVAC I jau turėjo juostinius įrenginius , galinčius saugoti iki 128 žodžių colyje. Tačiau šiuolaikinės šalies karaliumi tapo kietasis diskas.
1956 m. IBM pristatė „IBM 350“ , kuris laikomas pirmuoju moderniu kietuoju disku. Jo talpa buvo apie 4,4 MB , jį sudarė penkiasdešimt 24 colių plokštelių, besisukančių 1200 aps./min. greičiu, ir jis buvo maždaug šaldytuvo dydžio, svėręs daugiau nei toną. Nepaisant to, jis pasiūlė labai greitą atsitiktinę prieigą, palyginti su juostomis.
Laikui bėgant, tobulėjant magnetinio įrašymo technologijoms, standieji diskai didėjo , jų kaina mažėjo ir jie tapo miniatiūriniai , todėl atsirado šiandieniniai stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių standieji diskai, kurių talpa siekia kelis terabaitus ir kurie yra 3,5 arba 2,5 colio formatu – dabar šis pasirinkimas lyginamas su SSD ir išoriniais standžiaisiais diskais.
Kartu su dideliais standžiaisiais diskais (HDD), IBM taip pat reklamavo diskelius . 1971–1972 m. pasirodė 8 colių diskeliai , kurių pradinė talpa buvo apie 80 KB. Juos sudarė diskas, pagamintas iš lanksčios medžiagos, padengtos magnetiniu oksidu, apsauginiame apvalkale.
1975 m. Allanas Shugartas sukūrė 5,25 colio diskelį , kuris buvo patogesnis asmeniniams kompiuteriams. Ankstyvosiose versijose šių diskų talpa buvo apie 110 KB, be to, jie buvo greitesni ir pigesni nei 8 colių diskai. 1978 m. jau buvo apie dešimt gamintojų, gaminančių 5,25 colio diskus.
Devintojo dešimtmečio pradžioje pasirodė klasikinis 3,5 colio diskelis su standžiu korpusu ir metaliniu skirtuku, apsaugančiu magnetinį paviršių. Jis buvo patvaresnis, kompaktiškesnis ir turėjo didesnę talpą nei jo pirmtakai. Jis tapo toks populiarus, kad net ir šiandien daugelyje programų piktograma „Išsaugoti“ vis dar yra diskelis.
Nors buitinėje sferoje jie praktiškai nebenaudojami, kai kurios ypatingos svarbos infrastruktūros objektai, pavyzdžiui, tam tikros karinės ar branduolinės sistemos, stebėtinai daugelį metų išlaikė diskelių įrenginius būtent dėl savo paprastumo ir izoliacijos – praktikos, susijusios su senų kompiuterių laikymu.
Magnetinė juosta kompiuterijoje: nuo atsarginių kopijų iki ilgaamžiškumo
Nors nuoseklioji magnetinės juostos prieiga yra lėtesnė nei diskų, dėl mažo kainos ir talpos santykio bei patvarumo ji išliko kaip pagrindinė priemonė didelėms atsarginėms kopijoms kurti.
Devintajame dešimtmetyje atsirado tokie formatai kaip duomenims pritaikytos garso kasetės , plačiai naudojamos namų mikrokompiuteriuose, o vėliau – specifinės atsarginių kopijų juostos, tokios kaip DAT (skaitmeninė garso juosta) , kurią 1987 m. sukūrė „Sony“. Tai buvo perprojektuota kasetė su 4 mm juosta kompaktiškoje kasetėje.
1989 m. „Sony“ ir „Hewlett-Packard“ pristatė DDS (skaitmeninio duomenų saugojimo) standartą – DAT evoliuciją, skirtą kompiuterių duomenų saugojimui. Jis siūlė didėjančią talpą santykinai mažais formatais , idealiai tinkančiais įmonėms.
Optiniai diskai: CD, DVD ir Blu-ray
Nors dominavo magnetinis įrašymas, formavosi kitas revoliucinis požiūris: optinis saugojimas lazeriais . Septintajame dešimtmetyje išradėjas Jamesas T. Russellas dirbo ties idėja naudoti šviesą muzikai įrašyti ir atkurti. Daugelį metų tai buvo laikoma tik naujove.
1975 m. „Sony“ ir „Philips“ daug investavo į jo projektą ir finansavo jo plėtrą. Rezultatas buvo kompaktinis diskas (CD) , komerciškai pristatytas 1980 m. Kalbant apie garsą, jame buvo galima saugoti apie 700 MB duomenų kompiuterio formatu – tuo metu tai buvo milžiniškas kiekis, palyginti su diskeliais.
1984 m. pasirodė CD-ROM (angl. Compact Disc Read-Only Memory) , kuris naudojo tą patį fizinį formatą kaip ir garso kompaktinis diskas, bet užkodavo kompiuterinius duomenis. Ant plastikinio disko paviršiaus išgraviruotos mikroduobės ir plokščios sritys , kurias lazeris interpretuoja kaip bitus.
Vėliau atsirado įrašomi variantai: tik įrašomas CD-R ir perrašomas CD-RW , pristatytas 1995 m. Tai leido bet kuriam vartotojui įrašyti ir ištrinti duomenis kelis kartus tame pačiame diske.
1995 m. pasirodė DVD (skaitmeninis universalusis diskas) , kuris gerokai padidino duomenų saugojimo talpą. Vieno sluoksnio DVD talpino 4,7 GB , o dviejų sluoksnių DVD – dvigubai daugiau. Jis tapo namų vaizdo įrašų ir didelės apimties programinės įrangos platinimo standartu.
Kaip bandymas konkuruoti, 2005 m. pasirodė HD-DVD formatas , kurį reklamavo „Toshiba“, NEC ir „Sanyo“. Jis siūlė didelę raišką, tačiau komercinę kovą galiausiai laimėjo 2003 m. pristatytas „Blu-ray“ diskas , pagrįstas trumpesnio bangos ilgio mėlynai violetiniu lazeriu , leidžiančiu toje pačioje fizinėje erdvėje saugoti daugiau informacijos.
„Blu-ray“ diskas įsitvirtino kaip didelės raiškos vaizdo įrašų ir didelio tankio saugojimo laikmena , kurios talpa siekia 25 GB vienam sluoksniui, o daugiasluoksniai variantai siekia dešimtis gigabaitų viename diske.
Magnetooptinės laikmenos ir hibridiniai formatai
Tarp gryno magnetizmo ir optinių diskų atsirado hibridinė šeima: magnetooptiniai diskai . Pristatyti apie 1990 m., jie sujungė magnetines ir optines technologijas duomenims saugoti ir skaityti.
Šie diskai, dažnai 3,5 arba 5,25 colio kasetėse, naudojo lazerį paviršiui lokaliai šildyti ir magnetinį lauką plokštelėms orientuoti. Skaitymas buvo pagrįstas atspindėtos šviesos poliarizacijos pokyčiais (Kero efektas) . Jie pasižymėjo geru patvarumu ir perrašymo galimybėmis , nors buvo brangesni ir sudėtingesni nei CD ar DVD.
Dešimtajame dešimtmetyje taip pat buvo keletas trumpalaikių, bet įdomių formatų. 1992 m. „Sony“ išleido „ MiniDisc“ , skirtą pakeisti garso kasetes ir saugoti duomenis (MD Data versijose), kurio talpa siekė apie 140 MB. 1994 m. „Iomega“ pristatė „Zip“ , o vėliau – „Jaz“ – tuo metu didelės talpos išimamus diskus (nuo 100 MB iki 1 GB), kurie bandė užpildyti spragą tarp diskelių ir pirmųjų išorinių standžiųjų diskų.
„Flash“ atmintis ir USB diskai: puikus šuolis nešiojamumo srityje
Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje įvyko tyli revoliucija: atsirado „flash“ atmintis – nepastovios elektroninės atminties rūšis. Nors iš pradžių ji buvo sukurta fotoaparatams ir nešiojamiesiems įrenginiams , netrukus ji paplito visur.
1993 m. buvo pristatyta „CompactFlash“ (CF) – kortelė, kuri integravo „flash“ atmintį į patikimą formatą. Ji buvo plačiai naudojama kaip vidinė atmintis skaitmeniniuose fotoaparatuose ir kai kuriuose įterptiniuose kompiuteriuose . Netrukus po to pasirodė „SmartMedia“ („Toshiba“, 1995 m.) ir 1997 m. „Siemens“ ir „SanDisk“ sukurta „Multimedia Card“ (MMC) .
1999 m. IBM išleido „ Microdrive“ – mini standųjį diską, kompaktiškos kortelės dydžio, o 2000 m. išpopuliarėjo „Secure Digital“ (SD) kortelės su integruotu šifravimu ir standartiniais 32 x 32 x 2,1 mm matmenimis. SD kortelės tapo faktiniu standartu mobiliesiems telefonams, fotoaparatams ir daugeliui nešiojamųjų įrenginių.
Svarbiausias lūžio taškas eiliniam vartotojui buvo USB atmintinė . Maždaug 2000 metais Singapūro bendrovė „Trek 2000 International“ pristatė „ ThumbDrive“ , laikomą pirmąja komerciškai sėkminga USB atmintine. Ji naudojo NAND atmintį ir buvo tiesiogiai jungiama prie USB prievado , nereikalaujant išorinio maitinimo ar sudėtingų valdiklių, nors kartais naudinga žinoti apie galimas USB šakotuvų problemas . Šios atmintinės, dar vadinamos USB atmintinėmis, USB atmintinėmis arba „flash“ diskais , siūlė talpą nuo kelių megabaitų ir netrukus išaugo iki dešimčių gigabaitų. Jos neturėjo judančių dalių, galėjo atlaikyti tūkstančius įrašymo ciklų ir buvo labai atsparios smūgiams bei elektromagnetiniams trukdžiams . Taip jos pakeitė diskelius ir pradėjo užgožti kompaktinius diskus bei DVD kaip laikmenas.
Kietojo kūno diskai (SSD) ir SMR: pagreitinkite ir išspauskite talpą
Ta pati „flash“ atminties technologija davė pradžią kietojo kūno diskams (SSD) . Šie įrenginiai operacinės sistemos požiūriu veikia kaip kietieji diskai, tačiau viduje jie yra tarpusavyje sujungti „flash“ lustų rinkiniai be plokštelių ar skaitymo / rašymo galvučių; jei jus domina skirtumas nuo kitų technologijų, tokių kaip NVMe saugykla , jis gana daug ką atskleidžia.
Pirmuosius komerciškai sėkmingus SSD diskus sukūrė tokios kompanijos kaip „SanDisk“ ir jie greitai paplito nešiojamuosiuose ir stacionariuose kompiuteriuose, išstumdami standžiuosius diskus, kur svarbiausia yra prieigos greitis ir mažesnės energijos sąnaudos . Jų lustai skiriasi nuo tų, kurie paprastai randami USB atmintinėse, nes pasižymi didesniu našumu, patvarumu ir atsparumu dilimui , o tai reiškia didesnę kainą už gigabaitą.
Tuo tarpu tradiciniai kietieji diskai toliau tobulėjo. Viena iš naujausių technologijų yra „Shingled Magnetic Recording“ (SMR) . Užuot įrašę atskirus takelius, jie iš dalies persidengia kaip stogo čerpės , taip iškerpant takelius neprarandant svarbaus turinio.
Tai leidžia padidinti talpą toje pačioje fizinėje erdvėje , išlaikant mažas sąnaudas ir išnaudojant esamą HDD infrastruktūrą. SMR jau yra daugelyje šiuolaikinių kietųjų diskų, ypač didelės talpos diskuose, skirtuose masinei saugyklai ir archyvavimui.
Nuo fizinio sandėlio iki duomenų centro: silosai, ežerai ir didieji duomenys
Dėl spartaus skaitmeninės informacijos augimo organizacijos buvo priverstos kurti dideles logines saugojimo sistemas. Dėl to atsirado duomenų silosai – tai konkrečiam skyriui ar sistemai saugomi informacijos rinkiniai, nesuderinami arba sunkiai integruojami su likusia įmonės dalimi.
Iš pradžių šie silosai buvo laikomi keistomis duomenų salomis; laikui bėgant jie tapo vertingu informacijos šaltiniu didžiiesiems duomenims (Big Data) , leidžiančiu sujungti ir analizuoti didelius istorinių duomenų kiekius. Vėliau atsirado duomenų ežero koncepcija.
Duomenų ežeras saugo informaciją originaliu , neapdorotu formatu , paprastai valdomu naudojant NoSQL duomenų bazes. Šios sistemos priima struktūrizuotus, pusiau struktūrizuotus ir nestruktūrizuotus duomenis, leisdamos analitikams ir dirbtinio intelekto algoritmams apdoroti informaciją pagal poreikį.
Remiantis tokiomis iniciatyvomis kaip „BBVA OpenMind“, duomenų ežerai naudoja plokščias architektūras be griežtų hierarchinių struktūrų, siekiant palengvinti lanksčią prieigą ir sumažinti išlaidas. Jie tapo esminiais didžiųjų duomenų ir dirbtinio intelekto projektų komponentais.
Debesis ir internetinė saugykla: duomenys visur
Kitas svarbus pokytis buvo ne tiek nauja fizinė terpė, kiek modelio pasikeitimas dėl didelės spartos tinklų . Padidėjęs pralaidumas ir pigesnė disko vieta leido kurti didžiulius duomenų centrus, pasiekiamus internetu.
Taip gimė debesų kompiuterija , o kartu su ja – ir debesų saugykla . Vartotojo požiūriu, debesis siūlo praktiškai neribotą talpą, pasiekiamą iš bet kurio įrenginio ir vietos , už tam tikrą mokestį arba net nemokamai, jei priimami apribojimai.
Praktiškai „debesis“ yra didžiulis serverių, diskų masyvų, SSD diskų, juostų ir vidinių tinklų rinkinys . Jis naudojamas tiek atsarginėms kopijoms kurti , tiek pagrindiniam dokumentų, nuotraukų ir vaizdo įrašų saugojimui . Jei naudojatės el. paštu, socialine žiniasklaida ar srautinio perdavimo paslaugomis, debesies saugykla jau naudojatės kasdien.
Paslaugų teikėjai turėjo sustiprinti saugumą naudodami šifravimą, autentifikavimą ir prieigos kontrolę, nes bendra architektūra kelia konfidencialumo iššūkių. Tokiems sektoriams kaip bankininkystė taikomi griežti reglamentai, siekiant sumažinti šią riziką.
Be bendrosios paskirties internetinės saugyklos, yra ir specialių belaidžių namų saugyklų sprendimų . Istorinis pavyzdys yra „Apple AirPort Time Capsule“ – „Wi-Fi“ įrenginys, kuriame integruotas maršrutizatorius ir iki 3 TB talpos standusis diskas, skirtas automatinėms atsarginėms kopijoms kurti ir belaidžiai prieigai prie duomenų iš „Apple“ įrenginių.
Naujos ribos: hologramos, DNR ir itin ilgaamžės medžiagos
Susidūrus su duomenų cunamiu, kuris numatomas ateinančiais dešimtmečiais, duomenų saugojimo tyrimai ieško būdų, kurie labai skiriasi nuo diskų ar „flash“ atmintinių. Vienas iš jų yra holografinė atmintis , kurioje skaitmeniniai duomenys saugomi medžiagos, tokios kaip kristalai ar fotopolimerai, tūryje , o ne tik jos paviršiuje.
Didžiausias holografinės atminties privalumas yra tas, kad ji gali panaudoti laikmenos storį informacijai saugoti 3D formatu (Brago tūris), pasiekdama milžinišką tankį. Nors prototipai egzistuoja, tai dar nėra plačiai naudojama technologija, tačiau ji tampa vienu iš galimų ilgalaikių labai didelio tankio archyvavimo sprendimų.
Kita įdomi sritis yra DNR saugojimas . DNR, gyvybės molekulė, gali užkoduoti stulbinantį informacijos kiekį: maždaug 2,2 petabaito grame . Teoriškai visi žmonijos sugeneruoti duomenys tilptų į šaukštą DNR.
Be to, DNR yra itin ilgalaikė terpė , galinti išsaugoti informaciją tūkstančius metų, jei ji tinkamai saugoma. Dabartinė problema yra kaina ir greitis: mažiau nei 100 KB duomenų kodavimas gali kainuoti apie 1500 USD, o sintezės ir sekoskaitos procesai išlieka lėti.
Tiriamas dirbtinės DNR arba modifikuotų biomolekulių naudojimas , siekiant sumažinti šių operacijų kainą ir greitį, tačiau tai vis dar eksperimentinė stadija. Tačiau idėja aiški: pereiti nuo diskų ir lustų prie tikros molekulinės saugyklos.
Lygiagrečiai nanotechnologijos atveria duris tokioms taikymo sritims kaip anglies izotopų naudojimas (pavyzdžiui, anglies-12 atomai „0“ ir anglies-13 atomai „1“) arba ypač stabilių mineralinių medžiagų gamyba. 2023 m. bendrovė „Cerabyte“ paskelbė apie sistemą, kuri lazeriu graviruoja trimačius duomenų masyvus, panašius į QR kodus, ant mineralinio pagrindo , atsparius ekstremalioms temperatūroms, gaisrui, potvyniams ir įtampos šuoliams, o jų numatoma tarnavimo trukmė – daugiau nei 5000 metų.
Patikimumas, bitų puvimas ir kopijos: mažiau žavinga saugojimo pusė
Nepriklausomai nuo laikmenos, visos jos turi vieną problemą: jų tarnavimo laikas ribotas ir jos linkusios sugesti . Kietieji diskai gali būti pažeisti smūgių, juostos gali išsimagnetinti, optiniai diskai gali sugesti, o „flash“ atmintis laikui bėgant gali prarasti savo įkrovą.
Dažnai minimas reiškinys yra bitų rotavimas – tylus degradavimas, kai kai kurie bitai pakeičia vertę to iš karto nepastebint . Tai ypač paveikia ilgalaikes laikmenas, tokias kaip seni standieji diskai, juostos ar „flash“ diskai, kurie daugelį metų neskaitomi.
Todėl rekomenduojama periodiškai pasiekti laikmenas (pavyzdžiui, kartkartėmis nuskaityti USB atmintinę) ir kas kelerius metus nukopijuoti informaciją į naujas laikmenas. Tokios sistemos kaip RAID su klaidų taisymo kodais leidžia atkurti pažeistus duomenis įvedant perteklių, tačiau jos niekada visiškai nepašalina rizikos.
Kalbant apie klasifikavimą, paprastai skiriame pirminę atmintį (RAM, talpyklą), kuri yra itin greita, bet nepastovi ir tiesiogiai pasiekiama procesoriaus, ir antrinę atmintį (diskus, SSD, juostas, debesies saugyklą), kuri yra lėtesnė, bet nepastovi. Antrinėje atmintyje dar skiriame nuosekliąją prieigą (juostas) ir atsitiktinę prieigą (diskus, SSD, „flash“ atmintinę), priklausomai nuo to, ar galime tiesiogiai pereiti prie norimų duomenų, ar turime nuskaityti visus duomenis nuo pradžių.
Nepriklausomai nuo technologijos, vienintelė reali apsauga nuo duomenų praradimo išlieka perteklinis duomenų saugojimas ir gerai suplanuotos atsarginės kopijos . O dirbant su slapta informacija, naudojama kriptografija – tiek viešojo rakto (RSA ir kt.), tiek simetrinio rakto (AES, DES), kuri ypač aktuali debesies saugyklų kontekste.
Apskritai duomenų saugojimo istorija mus nuvedė nuo milžiniškų mašinų, kurių talpa siekia vos kelis kilobaitus, iki mažyčių lustų, galinčių apdoroti terabaitus, ir paskirstytų sistemų, valdančių zetabaitus; ir vis dėlto mes toliau ieškome naujų, tankesnių, patvaresnių ir saugesnių saugojimo laikmenų – nuo hologramų iki DNR ar egzotinių mineralinių medžiagų. Viskas rodo, kad, kaip ir iki šiol, kiti šuoliai apjungs fizines inovacijas su vis išmanesnėmis tinklo architektūromis, kad galėtume ir toliau saugoti ir gauti, beveik to nesuvokdami, didžiulį kiekį duomenų, kuriuos sukuriame kiekvieną dieną.
