Nová paměťová média umožňují dlouhý život dat

Magnetické pásky a CD musí být stále kopírovány, aby se chránily před ztrátou a zánikem dat. Proto nyní vyvinul Bayer Material- Science ve spolupráci s americkou InPhase Technologies holografickou datovou paměť z plastu, která díky chemickým metodám zachovává neporušená data až po dobu 50 let a má mnohonásobně vyšší kapacitu oproti současným DVD. Ve vedoucím konsorciu pro výrobu datových pamětí přijal Bayer MaterialScience významnou úlohu vývojáře a dodavatele materiálu. Ať hudba, filmy nebo nejnovější počítačové aplikace, stále více digitálních dat ve všech formách je dnes soustředěno u moderních multimediálních fanoušků. Také úřady a archivy vedou a spravují explodující soubory dat: od elektronických daňových přiznání u finančních úřadů až po zákaznická data u bank a pojišťoven. Obrovské množství formulářů a dokumentů je dnes uchováváno v digitální formě. Data na magnetických páscích nejsou stálá, zpravidla vydrží pět let. Ani CD a DVD nevydrží neomezenou dobu. Dříve než za 20 let se mohou stát nečitelnými. Teplota, vlhkost vzduchu a mechanické zatížení zbavují magnetické filmy citlivosti nebo poškozují zrcadlovou vrstvu CD. Archiváři proto obnovují pravidelně nosiče s nesmírnými náklady. Již brzy jim mohou usnadnit situaci datové nosiče nového druhu. Nová paměťová média na bázi hologramů zvyšují trvanlivost na 50 let. Již dnes hologramy na bankovkách a na bankovních kartách poskytují pozorovateli podle úhlu pohledu nejrůznější vidění trojrozměrných objektů. Tato charakteristická vlastnost umožňuje uložení velkých souborů dat. Vzorky jsou archivovány jako světlé a tmavé body nesoucí binární informaci, jako např. nuly a jedničky dříve na děrných štítcích. Každý úhel pohledu může představovat nový „děrný štítek“ a může výt rezervován pro nová data. Hologramy tak na malém prostoru poskytují stále více paměťových míst. JAKO 50 DVD Nové datové disky mohou uchovávat tolik dat jako 50 DVD. Firma InPhase Technologies z Longmontu v Coloradu (USA) již vyvinula prototypy záznamového a snímacího přístroje pro nové holografické disky. Bayer MaterialScience dodává polymery pro paměťové médium. V amerických laboratořích vznikl z polymerů s milimetrovou tloušťkou o velikosti lidské dlaně kotouč s místem pro více než 300 Gigabyte dat, což je tak mnoho jako na 50 DVD nebo na 460 CD. Předpokládá se, že se nový paměťový systém Tapestry™ objeví na trhu ještě v roce 2006. Experti na plasty v Leverkusenu vyvinuli holografický materiál a připravili ho pro hromadnou výrobu.Tapestry materiál se skládá ze dvou polymerů. Ve stabilní polymerové konstrukci (kostře) jsou rozpuštěny volně pohyblivé polymerové zesítěné stavební prvky. Při záznamu v mechanice osvětluje laserový pulz oblasti, v nichž jsou data ukládána. Laserové světlo je startovním výstřelem. Zesíťované molekuly se v chemické reakci nejprve spojují do řetězců a potom do polymerových shluků, které zůstávají zavěšeny v těsných polymerových konstrukcích. Čím je světlo intenzivnější, tím více se dá vložit polymerů. A tam, kde se uloží více polymerů, se mění vlastnosti materiálu. Stává se opticky hustším a vychyluje světlo jako optická čočka. Hologramy využívají vlnový charakter světla. Světelné vlny se chovají podobně jako vlny na vodní hladině. Šíří se v kruzích. Tam, kde se setkávají vrcholy vln, zesilují se. Setkají-li se vlnové vrcholy a vlnovými doly, ruší se. Hovoříme o tzv. interferenci. K ukládání dat využívá InPhase laserové světlo, poněvadž má výrazně vlnový charakter a umožňuje vytvoření kompaktního a kontrastního optického interferenčního obrazce (hologramu). Na základní materiál se nanáší kapalná vrstva Tapestry™ a vysušuje se do tenké vrstvy. Formou hologramu se potom dají laserem v polymeru zaznamenávat data. Nejprve je v záznamovém přístroji laserové světlo rozštěpeno na signál a referenční svazek. Zatímco referenční svazek zůstává nezměněn a je přiváděn přímo na Tapestry™ - disk, prochází signální svazek displejem s kapalnými krystaly, podobným digitálním hodinkám, který prosívá jednotlivé paprsky ze svazku a tak zaznamenává digitální nuly v laserovém světle. Zbytek paprsku představuje jedničky. Když se potom signální a referenční svazek sloučí, vzniká optický interferenční obrazec (hologram), který je zaznamenáván v plastu. A to nejen na povrchu, ale v celém objemu, což je velkou předností holografického ukládání a uchovávání dat v paměti. Aby byl citlivý Tapestry™-materiál chráněn, je nutno pracovat v energeticky méně bohatém červeném světle. Hologram na laserem popsané fólii se dá zviditelnit jako zobrazení světlých bodů. DATA CHRÁNÍ PLASTOVÝ SENDVIČ K převedení obrazce v plastu znovu na elektronická data stačí jediný laserový paprsek. Ten je zaměřen na disk pod stejným úhlem jako referenční paprsek. Polymerový vzorek vychyluje světlo a vytváří tak kopii původního signálního svazku, který může být interpretován foto čipem s vysokou rozlišovací schopností. Dopadá-li paprsek na obrazový bod detektoru, vzniká digitální jednička a leží-li obrazový prvek ve stínu, zaregistruje čip na tomto místě nulu. Aby data zůstala i po mnoha letech čitelná, pracují vědci a výzkumníci firmy Bayer MaterialScience na optimálním skládání polymerové základní kostry a zesítěných molekul v Tapestry™ - disku. Optické a mechanické vlastnosti musí být sladěny. Kostra se nesní zakalovat nebo žloutnout a zesítěné molekuly smí reagovat jen pod laserovým zářením. Ale také po mechanické stránce musí plast plnit některé požadavky. Musí být stabilní vůči vlhkosti i jiným vlivům okolního prostředí, nesmí nabobtnávat nebo zežloutnout a má si udržovat tvar. Významné jsou při tom zkušenosti s laky a lepidly a navíc je médium chráněno svou sendvičovou strukturou. Vlastní paměťový materiál je nanesen mezi dvěma stabilními plastovými kotouči. Bayer má dlouholeté zkušenosti s vývojem a tržním uplatněním substrátů pro optické datové paměti Polykarbonát Makrolon například využívá už řadu let jako materiál pro CD a DVD. Robustní plast odpuzuje nečistoty a kapaliny a chrání před oxidací. Spojení nových a osvědčených materiálů vyžaduje know-how a interdisciplinární spolupráci. Tým fyziků z laboratoří Bayer Material- Science v Krefeldu vyhledává receptury pro holografické disky a zkouší materiály z hlediska jejich vlastností. Kromě dlouhé životnosti a velkému paměťovému prostoru poskytuje holografický disk i další přednost: vysokou rychlost. Namísto snímání jednoho bitu po druhém, tak jako u CD nebo magnetických pásků, sejme jediný laserový záblesk najednou 1 000 000 bitů. Holografický kotouč tak dosahuje přenosového výkonu 100 Megabyte za sekundu – 12krát většího než DVD nebo u magnetického pásku a 40krát většího než CD. Systematické vyhledávání ve velkých databázích s miliony zápisů už netrvá dny, ale jen hodiny. Kromě počítačových disků by bylo možno představit mnoho dalších ještě inovativnějších aplikací. Holografické polymery otevírají v optice a bezpečnostní technice nové možnosti barevnými a trojrozměrnými obrazy. Během několika let budou moci grafici a designéři tisknout své vlastní hologramy, bez inkoustů a kartuší. Firma Bayer bude dodávat „papír“ – polymerní fólie. Již dnes je připravena na aplikace chemicky proměnlivých polymerů a pamětí na plastech. Budoucnost holografických médií spočívá v přítomnosti. Souběžně s holografií probíhá vývoj 3D optického paměťového média. BLUE-RAY DISC Technologie modrého laseru umožňuje podstatné zvýšení hustoty záznamu. Modrý laser má kratší vlnovou délku (405 nm) oproti infračervenému (780 nm) nebo červenému laseru (650 nm), která umožňuje číst a zapisovat menší prohlubně a umožňuje vytvoření nové generace disků DVD s kapacitou až 27 GB připadající na jednu stranu, hodící se pro televizi s vysokým rozlišením HDTV (High-Definition TV). Vedoucí společnosti oboru vytvořily základní specifikaci pro nový nahrávací formát optického videodisku tzv. Blue-ray Disc. HYPER CD-ROM Zatím co všechny stávající paměťové technologie ukládají data uvnitř tenké vrstvy těsně pod povrchem média, tato technologie přináší trojrozměrnou mnohovrstvou optickou paměť na patentované skelné směsi – fluorescenčním fotocitlivém skle. Data jsou uložena ve virtuální mnohoúrovňové struktuře paměťového média. Umístění ohniska laseru určuje vrstvu, která bude nahrávána a čtena. Pro vícevrstvý režim existují dva systémy: reflexní a fluorescenční. Laser má v systému duální funkci. Během zapisování musí být schopen dodávat relativně vysoký pulzní výkon nutný ke změně fluorescence média v ohnisku dopadu. Druhá funkce – čtení vyžaduje poměrně nízkovýkonový laser podobný současně využívaným laserům u komerčních CD/DVD. Jediný vícevrstvý disk může poskytnout kapacitu řádu Terabyte. Vysoké datové rychlosti a nízká energetická spotřeba je velmi zajímavá pro budoucí mobilní výpočetní aplikace. Jsou-li fluorescenční skla vystavena ultrafialovému záření, přeměňují toto záření na viditelné světlo. Fotocitlivá skla ozářená krátkovlnnou radiací (např. UV nebo rentgenovým zářením) obecně mění optické vlastnosti skla v ozářené oblasti. Moderní fluorescenční fotocitlivé sklo kombinuje vlastnosti obou typů skla. U skla používaného pro vývoj HyperDisku lze ozařováním potlačit fluorescenci v ozářené oblasti. Neozářené oblasti si zachovávají svoji fluorescenci. HyperDisk je stejně velký jako CD-ROM nebo DVD. Má 256krát větší paměťovou kapacitu než CDROM a více než 36krát větší než DVD-ROM. Výrobní náklady a přístupové rychlosti jsou stejné jako u DVD-ROM. Z média lze snadno vyrobit minidisky menších rozměrů. Jedinou nevýhodou je, že data na HyperDisk lze doposud zapsat pouze jednou. Odborníci předpokládají, že bude možno vyrobit HyperDisk s rozměry CD-ROM, ale s větší tloušťkou, který dokáže pojmout až 10 TB dat (10 000 GB) a nahradit tak 250 pevných disků s kapacitou 40 GB. /an/