1000 Jahre Datenspeicherung wird Realität
| 11. Oktober 2011 | Veröffentlicht von admin unter Berichte |
Nach wie vor ist es ein Schwachpunkt, digitale Daten über extrem lange Zeiträume – mehrere 100 Jahre – sicher zu speichern. Darauf warten schon viele Industrien – auch zum Beispiel Firmen, um die Daten digital aufgenommener Spielfilme ohne erneute Umkopierung dauerhaft archivieren zu können. Nun mehren sich Anzeichen, dass dieser Traum Realität wird. Es sind drei Verfahren, die hier kurz beschrieben seien, von denen zwei unmittelbar vor der Markteinführung stehen.
M-Disk
Schon in Kürze lieferbar sollen DVDs sein, die nach Herstellerangaben 1000 Jahre halten und kompatibel mit den Abspielgeräten heutiger DVDs sind. Das verspricht zumindest die in Salt Lake City beheimatete Firma Millenniata, und die US-amerikanische Defense Naval Air Warfare Center Weapons Division hat entsprechende Untersuchungen zur Simulation von Langzeiteinflüssen unternommen, die das bestätigen. So wurden neben der M-Disk (im amerikanischen auch mit mDisc bezeichnet) noch mehrere andere, handelsübliche DVDs zum Beispiel in flüssigen Stickstoff bei minus 180 °C und anschließend in kochendes Wasser gesteckt und einer 24-stündigen extremen Beleuchtung bei 85% Luftfeuchtigkeit unterzogen. Bei all den Prozeduren trat kein Datenverlust auf, während die handelsüblichen Vergleichs-DVDs danach praktisch unbrauchbar waren. Das „Geheimnis“ der M-Disk liegt in einer Art Sandwich-Beschichtung mit einer anorganischen steinartigen Masse mit Metallpartikeleinschlüssen, die im Prinzip ebenso gebrannt werden wie herkömmliche DVDs. Die Beschichtung ist aber wesentlich härter als alle bisher verwendeten organischen Schichten und verlangt die etwa fünffache Laserleistung gegenüber heutigen Brennern. Diese eingebrannten (die Firma spricht von eingravierten) Pits (Vertiefungen) sollen absolut unempfindlich gegenüber Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung sein, im Prinzip selbst über 10.000 Jahre. Weil aber das für die DVD-Erstellung verwendete Polycarbonat als Trägermaterial der Schwachpunkt der M-Disk und nicht deren Beschichtung ist, würde man nur 1000 Jahre garantieren können.
Übliche und M-Disk DVD
Die M-Disk kann nur mit einem neuen Brenner gebrannt werden, der die höhere Leistung erbringt. Ein Modell von LG soll in Kürze auf den Markt kommen, und die M-Disk selbst wird im Internet mit unterschiedlichen Handelspreisen zwischen 3 und 7 Dollar angegeben. Die Abspielmöglichkeit ist indessen über alle handelsüblichen Player möglich. Die Speichermenge der nur einseitig beschichtenen DVD beträgt wie bisher gewohnt max. 4,7 GB. An einer optischen Disk entsprechend den Blu-Ray-Spezifikationen mit 50 GB Speicherplatz wird gearbeitet.
GlasMaster Disc
Der Schwachpunkt der M-Disk bleibt also der Schichtträger aus Polycarbonat, der die Haltbarkeit auf 1000 Jahre reduzieren soll. Wenn also das ein wie immer gearteter Schwachpunkt bleibt, so muss man sich fragen, warum man denn nicht die Daten direkt in eine reine Glas-DVD brennt, ohne organische oder anorganische Beschichtung. Und genau diesen Weg geht man bei der Syylex AG. Das Unternehmen ist ein Spin-Off des ehemaligen Zentrallabors von Thomson/Technicolor.
Daten als Vertiefungen im Glas in der GlassMasterDisc: Aufgenommen mit einem Raster-Kraft-Mikroskop (Kantenlänge der Aufnahme 5 μm x 5 μm)
Die Gründer haben ein Verfahren zur Langzeitspeicherung von digitalen Daten auf Glas-Disks entwickelt und zur Marktreife gebracht. Dabei werden die mikroskopischen Vertiefungen (Pits) im Glas unter Reinraumbedingungen mit einem speziellen lithographischen Verfahren hergestellt. Es erfolgt also kein Einbrennen mittels Laser in eine organische Schicht. Sondern es wird das Glassubstrat mit einem Fotolack beschichtet, und anschließend werden die Daten mit einem hoch präzisen Lasersystem auf die so vorbereitete Disk geschrieben. Dadurch wird die Löslichkeit des Foto-Lacks durch eine fotochemische Reaktion lokal verändert. Danach wird der Fotolack entwickelt und in den belichteten Bereichen entfernt. Die so entstandene Fotolack-Maske dient dazu, die Datenstruktur mit Hilfe eines Ätz-Verfahrens wie bei der Lithografie üblich auf die Glas-Disk direkt und nicht auf eine irgendwie geartete Schicht zu übertragen.
Durch die Verwendung von einzig und allein Glas ohne weitere Beschichtung ist die Disk resistent gegenüber allen denkbaren Umwelteinflüssen wie Wärme, Feuchtigkeit und Licht. In langen Testreihen wurden die Glas-Disks erhöhter Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt. Während alle Kunststoff-Disks nach vergleichsweise kurzer Zeit alterten und unlesbar waren, konnten bei den Glas-Disks keine Veränderungen festgestellt werden. Bei Lagerung unter normalen Bedingungen darf man daher von einer praktisch unendlichen Haltbarkeit der Glas-Disk ausgehen.
Die Bruchempfindlichkeit ist durch den Aufbau als Glas-Laminat minimiert. Sie bleibt aber – und das wiederum ist natürlich ein Schwachpunkt – brechbar, das heißt beim Fall aus üblicher Handhaltungshöhe auf eine Steinplatte geht sie wahrscheinlich entzwei. Eine etwas erhöhte Sorgfalt bei der Handhabung ist deshalb empfehlenswert.
Durch geschickte Wahl sowohl der Form der Vertiefungen als auch ihrer Datenstruktur ist die GlassMasterDisc auf allen heute üblichen DVD- und BD-Endgeräten abspielbar.
Das fotolitografische Verfahren verlangt wie dargestellt eine umfangreiche Technik und eine extreme Präzision, so dass es keine Geräte geben wird, die ein eigenes Aufspielen der Daten gestatten. Man wird seine Daten in unterschiedlicher Weise zum Unternehmen übertragen, die dann die Daten-Glasdisk erstellen.
Eine entsprechende Internetseite für die Übertragung der Daten soll in Kürze aufgebaut werden. Industrielle bzw. professionelle Interessenten können aber bereits heute solche Glasdisks nach Absprache mit der Firma in Auftrag geben. Das könnte auch sehr interessant für Filmkopierwerke sein, die ihre immer stärker ja digital angelieferten Filmdaten ihrem Kunden als dauerhaft lagerfähig anbieten wollen.
Forschung in der Universität Southampton
Grundsätzlich eine ähnliche Überlegung hatten auch Forscher der Universität Southampton in England. Allerdings sollen hier auch mit einem Laser die Daten in das Glas selbst eingebrannt werden. Dabei werden mit einem von ihnen entwickelten monolitischen Polarisations-Laser dreidimensoinale Pits, so genannte Voxel, in ein spezielles Glas mit Nanostrukturen geschrieben, also direkt in die Molekularstruktur des Glases selbst (näheres siehe hier). Fällt Licht durch diese Stellen so ändert sich die Polarisationsrichtung und damit die Lichtablenkung innerhalb des Glases, was für das Auslesen der Daten herangezogen wird. Es können so auf sehr kleinen Flächen sehr hohe Speicherdichten erreicht werden, die die Blu Ray sogar übertreffen. Allerdings sind sowohl für die Aufzeichnung der Daten als auch für ihre Wiedergabe neuartige Geräte zu entwickeln. Was die wissenschaftliche Beschreibung des Laserskonverters anbelangt, so finden sie sie hier)
Das Verfahren ist in der Entwicklung und verspricht eine enorme Datenfülle und ebenfalls eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer, da die Daten ja direkt in das Glasmaterial eingebracht werden. Die Marktentwicklung und Einführung des eigentlich mehr für den medizinischen Anwendungsbereich entwickelten Verfahrens liegt in den Händen der litauischen Firma Altechna, die allerdings auf ihren Internetseiten nichts darüber verlautbaren läßt.
Norbert Bolewski
Fotos: Pressefotos
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Sehr interessanter Beitrag!
Die Idee mit dem Photolack finde ich auch sehr pfiffig. Gewundert habe ich mich, daß die Pits gegenüber der Standard-DVD flacher sind, als die der M-Disk. Wird doch dort mit der fünffachen Leistung des Lasers gearbeitet.
Innerhablb von Fachtagungen zu Langzeitarchivierung, wird neben der Haltbarkeit immer auch die Lesbarkeit über einen größeren Zeitraum, bzw. die Verfügbarkeit eines Lesegerätes angesprochen. Erst wenn auch gewährleistet ist, daß die Daten 1:1 wiederhergestellt werden können, würden diese Medien vermutlich auch von RFAs in Betracht gezogen werden.
Technisch ist es natürlich genial, was man sich erdacht hat.