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鎢晶片:把數據保存十億年!

發布時間:11/29/2014 4:58:24 PM  

從巖石上的雕刻,到現在的磁介質數據存儲,數千年來,人類一直在用各種手段保存信息。盡管在過去幾十年里,人類存儲的數據量出現了極大增長,但要將數據保存一段較長的時間還是十分困難。成功保存信息的關鍵是保證信息不丟失,但如果我們想使信息保存的時間超過人類本身,那就得有不同于日常存儲所用的介質。


來自荷蘭屯特大學納米技術研究所的研究者耶羅恩·德·弗瑞斯(Jeroen de Vries)指出,在極端長的時間內進行數據存儲是有可能的。


目前廣泛應用的硬盤驅動器可以存儲大量的數據,但只能在室溫下使用大約10年的時間。這是因為硬盤的磁能勢壘較低,因此在一段時間后,其上面儲存的信息就會逐漸丟失。CD和DVD光盤、紙張、磁帶、陶瓷、泥版和石頭等介質的壽命也是有限的。如果要使信息保留更長的時間,我們就需要尋找新的介質。


超過10億年的檔案存儲


關于為什么要存儲這么長時間的信息,我們可以設想很多場景。耶羅恩·德·弗瑞斯說:“一個場景是:一場災難摧毀了地球,人類社會需要重建;另一個場景是,我們要為未來的智慧生命——無論是地球上的人類后代還是來自外星球——留下某種遺產。在這種情況下,你就會考慮將信息檔案存儲上百萬年,甚至是十億年。”


光學信息載體


耶羅恩·德·弗瑞斯開發了一種光學信息載體,每一個字節都是利用蝕刻技術進行書寫,載體上的信息能存儲極長的時間。這是一種由鎢制成的晶片,用氮化硅封裝起來。


之所以選擇鎢,是因為該元素能夠經受極端的溫度。


蝕刻到鎢的表面的信息形式被稱為QR碼,其上面用氮化物保護起來。在大的QR碼中,每個像素點都包含著較小的QR碼,晶片正是以此來儲存不同的信息。


德·弗瑞斯說:“原則上,我們可以在光盤上儲存任何值得保存的東西,例如蒙娜麗莎的數字圖像等。在這項研究中,我們測試的是我的一份論文數字拷貝——介紹這種介質的那一章。”


高溫老化實驗


為了保證數據的穩定性,需要在信息與外界之間設置一道能量勢壘,而為了證明這些數據能在數百萬年之后依舊能夠讀取,研究人員進行了一次老化測試,以了解能量勢壘是否足夠保證數據不會丟失。


德·弗瑞斯說:“根據阿累尼烏斯模型,存儲介質如果能在473開爾文(200攝氏度)的烤箱中放置1個小時的話,那它就能在至少一百萬年后還能繼續工作。”


測試完成之后,研究人員發現鎢晶片并沒有出現明顯的老化,而且還能容易地讀取信息。當溫度繼續升高的時候,事情變得復雜起來。在713開爾文(440攝氏度)時,破解QR碼變得十分困難,盡管鎢并沒有受到影響。


德·弗瑞斯說:“接下來的研究將了解這種數據載體能否經受住更高溫度的考驗,例如一場家庭大火。不過,如果我們可以找到一個非常穩定的地方,例如核儲存設施,那這種晶片及其上面的數據或許就可以保存數百萬年的時間。”

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