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Es gibt es noch: das Magnetband!
Die einzigartige leistungsstarke Datenspeicherlösung für Big Data

Das Magnetband schien lange Zeit aus dem täglichen Leben verschwunden zu sein. Aber in Wirklichkeit wird es mehr denn je genutzt, um eine langfristige Speicherung großer Datenmengen zu ermöglichen, z.B. in Rechenzentren führender globaler IT-Unternehmen, Finanzinstitute und anderer großer Unternehmen und Organisationen weltweit. Die Wiederbelebung des Magnetbands ist das Resultat von 20 Jahren Forschung bei Fujifilm, was zur Entwicklung eines fortschrittlichen neuen magnetischen Partikels mit dem Namen Bariumferrit (BaFe) führte. Fast unbemerkt wurde das BaFe-Magnetband zu einem Hauptbestandteil der heutigen Informationsgesellschaft.

Betriebssichere Datenarchive - gespeichert auf Magnetbändern

Einige Daten, auch wenn nicht regelmäßig darauf zugegriffen wird, sind dennoch 'business critical'. Für die Datenarchivierung wird daher ein Medium benötigt, das hohe Datenmengen über einen langen Zeitraum mit nur minimalem Risiko eines Datenverlusts zu erschwinglichen Anfangs- und Betriebskosten speichern kann. Die BaFe-Magnetbänder erfüllen diese Bedingungen besser als jedes andere Medium. Ein Beispiel für seine effektive Nutzung ist der Systemausfall des E-Mail Servers eines bekannten globalen IT-Unternehmens im Jahr 2011, bei dem kurzzeitig eine große Menge an E-Mails unzugänglich war. Offline-Sicherungen auf Magnetbändern waren die Rettung und ermöglichten dem Unternehmen, alle fehlenden E-Mails schnell wiederherzustellen.

Durchbruch der Hürden der Speicherkapazität

Aber nicht immer sah die Zukunft von Magnetbändern so rosig aus. Während die weltweite Datenmenge in unglaublicher Geschwindigkeit immer weiter zunahm, wurde schnell klar, dass trotz aller Vorteile die Datenspeicherkapazität herkömmlicher Metallpartikelbänder bald zu einem entscheidenden limitierten Faktor werden würde. Fujifilm durchbrach diese Barriere, indem es ein vollkommen neues magnetisches Material auf den Markt brachte: BaFe.

Die Datenkapazität von Magnetbändern wird durch die Anzahl der magnetischen Partikel in der magnetischen Schicht bestimmt. Eine BaFe-Bandkassette kann weitaus mehr magnetische Partikel mit einer viel höheren Dichte aufnehmen als eine herkömmliche Metallpartikel-Bandkassette. In der Tat hat Fujifilm aktuell einen Prototyp des BaFe-Bands entwickelt, das in einer Standardkassette bis zu 220 Terabyte an unkomprimierten Daten aufnehmen könnte - höchste Kapazität weltweit, die um das 88-fache größer ist als die herkömmlicher Metallpartikelbänder (Fujifilm-Forschung vom 9. April 2015).

BaFe-Partikel sind äußerst klein und ihre Form gestattet eine sehr dichte Ausrichtung in senkrechter Richtung. Überdies ist ihre magnetische Koerzitivfeldstärke (das Maß, bis zu dem die Magnetisierung aufrechterhalten werden kann) ebenfalls groß. Die Partikel können ohne großes Risiko einer Umkehr der Magnetisierung dicht an dicht angeordnet werden, was die Datenspeicherstabilität verbessert.

Die Suche nach einem neuen magnetischen Speichermedium

Die Entwicklung einer neuen Magnetbandlösung mit hoher Kapazität schliesst viel mehr ein als die Entwicklung des fortschrittlichen magnetischen Materials selbst. Ebenso werden ein Magnetkopf zum Lesen und Schreiben der Daten in die magnetische Schicht sowie ein Laufwerk benötigt, das den Kopf und das Band beinhaltet. Nur zusammen machen diese Komponenten es möglich, Daten zu archivieren und wiederherzustellen.

Auch wenn die Laufwerkshersteller ihr bestes getan haben, um die bestmögliche Hardware für Metallbandanwendungen zu entwickeln und bereitzustellen, war der Branche bewusst, dass sie bald bei der Reduzierung der Größe der Metallpartikel das physische Limit erreichen würden, was wiederum die Dichte der Partikel auf dem Band begrenzen würde. BaFe hatte bessere Eigenschaften, und Fujifilm war der Ansicht, das BaFe-Band würde das Metallpartikelband komplett ersetzen.

Im Jahr 1992 begann Fujifilm mit der Erforschung von BaFe als Speicherbandmedium der nächsten Generation. Zu dieser Zeit stellte Fujifilm eines der technologisch besten Metallpartikelbänder auf dem Markt her, aber die Konkurrenz schloss langsam aber sicher auf: "In diesem Tempo würden sie uns sogar überholen. Um BaFe als neues Material einzuführen, müssen wir dessen deutliche Überlegenheit hinsichtlich der Aufzeichnungsdichte unter Beweis stellen." Dieses Gefühl der Dringlichkeit war bei den Ingenieuren von Fujifilm zu spüren.

Eine letzte Chance - und ein großer Durchbruch

Trotz großer Hoffnungen erwies es sich als schwierig, die notwendigen Ergebnisse zu erzielen: Eine große Hürde waren die kleinen Abmessungen der BaFe-Partikel. Einerseits ermöglichte diese Eigenschaft, die Partikel eng beieinander anzuordnen, aber andererseits sorgte sie dafür, das sie ansonsten schwer zu handhaben waren.

Die Ingenieure von Fujifilm schafften es, ein Band mit BaFe-Partikel mit äußerst hoher Dichte und gleichmäßigem, stabilem Muster auf Nanoebene zu beschichten. Und obwohl sie den Prototyp eines Magnetspeicherbands mit weltbester Speicheraufzeichnungsdichte hergestellt hatten, waren sie nicht in der Lage, die Daten mit herkömmlichen Magnetbandköpfen auf das Band zu schreiben bzw. auszulesen, und konnten somit auch nicht die Leistungsfähigkeit des Prototyps unter Beweis stellen.

Die Ingenieure stellten fest, dass herkömmliche, für Metallbänder konzipierte Bandköpfe das BaFe-Band aufgrund des niedrigen Grads an Magnetisierung durch die BaFe-Partikel nicht auslesen konnten. An diesem Punkt hatten sie die Idee, einen eigenen Bandkopf zu entwickeln und dafür einen hochempfindlichen, normalweise zur Verwendung in Festplattenlaufwerken vorgesehenen Magnetkopf zu modifizieren - auch wenn sich die Architektur von für Festplatten konzipierten Köpfen von denen für Bandlaufwerke unterschied. Sie würden dann diesen Kopf für die Herstellung eines Prototyps eines innovativen Bewertungssystems verwenden, um die Leistungsfähigkeit des BaFe-Bandes nachzuweisen.

Anpassung der Hardware an das Speichermedium - diese Umkehrung der herkömmlichen Praxis führte zu einem wichtigen Durchbruch für die Fujifilm-Ingenieure, die daran gewöhnt waren, die Dinge aus dem Blickwinkel eines Bandherstellers zu sehen. Es wurde beschlossen, dass dies das letzte Experiment und die letzte Chance sein weürde, BaFe-Bänder Wirklichkeit werden zu lassen. Keine Ergebnisse würden das Ende des Entwicklungsprojekt bedeuten.

Diese Idee hat funktioniert. Mithilfe des speziell von ihnen angepassten hochempfindlichen Kopfes konnten die Ingenieure aufzeigen, dass die Speicherkapazität ihres BaFe-Bands das Zweifache der Speicherkapazität der zur damaligen Zeit fortschrittlichsten Metallpartikelbänder betrug.

Einige Herausforderungen werden am besten von Neueinsteigern in Angriff genommen

Vor der Markteinführung der BaFe-Bänder galt es jedoch noch viel Arbeit zu erledigen. Eine große Aufgabe war die Zusammenarbeit mit IBM zur Analyse des Potenzials von BaFe-Bändern. Da die Ausrüstung von IBM zur Analyse von Magnetbändern für Metallbänder konzipiert war, konnte mit ihr das Signal von Fujifilms BaFe-Bändern nicht präzise ausgelesen werden. Zudem hatte IBM Erfolg mit Metallbändern und es war nicht einfach, Begeisterung für die Entwicklung neuer Laufwerkstechnologien zu wecken. "Es sieht danach aus, dass wir selbst Grundlagenforschung in Sachen Analyse betreiben müssen", war das Fazit der Ingenieure von Fujifilm. Sie machten sich ans Werk, ein Analysesystem mit einem hochempfindlichen Bandkopf zu entwickeln.

Die nächste Phase war nicht einfach. Die Grundlagenforschung im Bereich Bandköpfe und -Laufwerke lag weit außerhalb der Kernkompetenzen eines Materialherstellers wie Fujifilm. Die Ingenieure von Fujifilm bildeten ein Spezialteam innerhalb des Unternehmens, um ein Gerät zu entwickeln, mit dem die wirkliche Leistung von BaFe-Bändern ermittelt werden konnte. Nachdem sie viel Mühe investiert hatten, konnten sie erfolgreich die hohe Aufzeichnungsdichte von Fujifilms BaFe-Bändern unter Beweis stellen. Fünf Jahre nach den ersten Diskussionen mit Fujifilm über BaFe, konnte IBM Experimente mit dem neuen Medium durchführen. IBM bestätigte schon bald die ausgezeichnete Leistungsfähigkeit des BaFe-Bands und stimmte einer gemeinsamen Erforschung und Entwicklung der Technologie mit Fujifilm zu.

Ein Ingenieur von Fujifilm sagte: "Wir hatten absolut keine Ahnung von Bandlaufwerken. Das bedeutete, dass wir keine vorgefasste Meinung über die Technologie hatten, als wir begannen. Da wir nie Metallpartikel-Bandlaufwerke entwickelt hatten, stellten vorherige Leistungsergebnisse keine psychologische Barriere für uns dar. Wir stellten uns direkt der Herausforderung."

Eine Zukunft, in der alle Magnetbänder BaFe-Bänder sind

Im Jahr 2011 brachte Fujifilm die weltweit erste kommerzielle BaFe-Datenspeicherkassette auf den Markt. Seitdem ist die Datenspeicherkapazität der BaFe-Bänder im rasanten Tempo gestiegen, und alle Laufwerkshersteller bieten derzeit Hardware für BaFe-Bandanwendungen an.

Cloud-Dienste und Big Data-Analysen bestimmen nun viele Aspekte unseres Alltags, und das Internet der Dinge ist schon jetzt zu einer vertrauten Präsenz geworden. Die Menge an erzeugten und übertragenen Daten wächst immer schneller, und die Häufigkeit, mit der wir auf Daten und dessen Gesamtwert zugreifen, nimmt ebenfalls zu. Erstaunlicherweise spielt mit dem Magnetband eine Technologie, die eng mit dem 20. Jahrhundert verknüpft ist, eine wesentliche Rolle in dieser Zukunft. Und Fujifilms innovative Entwicklung im Bereich der fortschrittlichen Materialien machte dies möglich.

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