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Il nastro è vivo e attuale!
Una soluzione di salvataggio dei dati dalla potenza esclusiva per i Big Data

Il nastro magnetico potrebbe sembrare scomparso da molto dalla vita quotidiana. Ma in realtà non è mai stato così attivo, rendendo possibile la memorizzazione a lungo termine di una vasta quantità di dati presso i centri dati di società IT leader mondiali, istituzioni finanziarie, e altre importanti società e organizzazioni mondiali. La rivitalizzazione del nastro è emerso da 20 anni di ricerca da Fujifilm, risultando in una nuova particella magnetica avanzata chiamata ferrite di bario (BaFe). Lentamente, il nastro in BaFe è diventato un componente chiave nella società delle informazioni dei nostri giorni.

Archivi di dati fidati - messi al sicuro su nastro magnetico

Alcuni dati, anche se non vengono utilizzati regolarmente, sono comunque critici e non si possono assolutamente perdere. L'archiviazione dei dati richiede un supporto che possa preservare un elevato volume di dati nel lungo termine con un rischio di perdita minimo e con dei costi iniziali e di gestione ragionevoli. Il nastro magnetico BaFe soddisfa tutte queste condizioni meglio di qualsiasi altro supporto. Come esempio del suo utilizzo efficace, nel 2011, il server email di una rinomata società IT globale subì un guasto di sistema, e un grande volume di email furono temporaneamente inaccessibili. I backup offline su nastro magnetico salvarono la giornata, consentendo alla società di ripristinare rapidamente tutte le email perse.

Oltrepassare la barriera della capacità di memorizzazione

Eppure il futuro del nastro magnetico non è sempre stato così luminoso. Mentre la produzione di dati a livello mondiale continuava a crescere a una velocità incredibile, era chiaro che, nonostante i progressi, la capacità di memorizzazione dei dati del nastro standard a particelle metalliche sarebbe presto diventato un fattore critico limitante. Fujifilm ruppe questa barriera commercializzando un materiale magnetico interamente nuovo: BaFe.

La capacità di dati del nastro magnetico è determinata dal numero di particelle magnetiche nel suo strato magnetico. Una cartuccia di nastro BaFe può contenere molte più particelle magnetiche ad una densità molto più elevata rispetto a una cartuccia di nastro con particelle metalliche convenzionali. In effetti, oggi Fujifilm ha sviluppato un nastro prototipo in BaFe che poteva contenere fino a 220 terabyte di dati non compressi se fossero in una cartuccia standard - una capacità record che è 88 volte maggiore rispetto a quella di un nastro con particelle metalliche tradizionale (ricerca Fujifilm al 9 aprile 2015).

Le particelle di BaFe sono estremamente piccole, mentre la loro forma consente un orientamento a densità molto elevata nella direzione perpendicolare. Inoltre, la loro forza coercitiva magnetica (il grado per cui possono mantenere la magnetizzazione) è anch'essa importante. Le particelle possono essere impacchettate densamente con un rischio esiguo di inversione di magnetizzazione, migliorando la stabilità di memorizzazione dei dati.

Ricercare un nuovo supporto di memorizzazione magnetico

Lo sviluppo di una soluzione di nastro magnetico ad alta capacità comporta più che un semplice sviluppo dello stesso materiale magnetico avanzato. Viene inoltre richiesto, che la testina magnetica legga e scriva i dati sullo strato magnetico oltre che sul disco per alloggiare sia la testina che il nastro. Insieme, questi componenti rendono possibile l'archiviazione e il ripristino dei dati.

Anche se i produttori di dischi hanno fatto del loro meglio per sviluppare e fornire il migliore hardware possibile per le applicazioni di nastro metallico, l'industria sapeva che avrebbero eventualmente raggiunto il limite fisico per il quale le particelle metalliche potevano essere rimpicciolite, il che a sua volta avrebbe limitato la densità delle particelle sul nastro. BaFe aveva semplicemente delle caratteristiche migliori, e Fujifilm ritenne che il nastro BaFe avrebbe sostituito completamente il nastro con particelle metalliche.

Nel 1992, Fujifilm lanciò la sua ricerca nel BaFe come un supporto di nastro di memorizzazione di prossima generazione. All'epoca, Fujifilm produceva nastri con particelle metalliche che erano tecnologicamente fra i migliori sul mercato, ma la concorrenza stava avvicinandosi, anche se lentamente. "Di questo passo, mi sa che ci sorpassano. Per lanciare BaFe come un nuovo materiale, dobbiamo dimostrare un'impressionante superiorità nella densità di registrazione." Era questo il senso di urgenza che sentivano gli ingegneri di Fujifilm.

Una possibilità finale, e una grande scoperta

Nonostante il convincimento, si rilevò difficile raggiungere i risultati necessari. Una barriera importante era la piccola dimensione delle particelle di BaFe. Mentre questa caratteristica consentì di impacchettare le particelle vicine una all'altra, rese anche difficile gestirle sotto altri aspetti.

Gli ingegneri Fujifilm riuscirono a rivestire il nastro con particelle di BaFe a densità ultra-elevata e in un modello stabile e omogeneo a nano scala. Anche se avevano creato un prototipo di nastro di memorizzazione magnetico con una densità di registrazione areale record al mondo, non erano in grado di scrivere e leggere i dati dal nastro con le testine convenzionali ed erano quindi incapaci di confermare le prestazioni del prototipo.

Gli ingegneri conclusero che le testine convenzionali progettate per il nastro metallico non erano in grado di leggere il nastro BaFe a causa del piccolo livello di magnetizzazione esibito dalle particelle BaFe. A questo punto, venne loro l'idea di sviluppare una loro testina per il nastro modificando una testina magnetica ad alta sensibilità prevista per l'uso negli hard disk, anche se l'architettura della testina per un hard disk è abbastanza differente dalla testina di un'unità a nastro. Avrebbero quindi usato questa testina per prototipare un sistema di valutazione originale per confermare le prestazioni del nastro BaFe.

Modificando l'hardware per farlo corrispondere al supporto di memorizzazione, questo approccio rivoluzionario portò a una scoperta chiave per gli ingegneri di Fujifilm, che erano abituati a vedere le cose dalla prospettiva di un produttore di nastri. Fu deciso che questo sarebbe stato l'esperimento finale e l'ultima possibilità di trasformare in realtà il nastro BaFe. In assenza di risultati, il progetto di sviluppo si sarebbe concluso.

L'idea funzionò. Usando la testina ad alta sensibilità che avevano appositamente fabbricato, gli ingegneri dimostrarono che il loro nastro BaFe offriva una capacità di memorizzazione doppia rispetto al nastro con particelle metalliche più avanzato di quell'epoca.

Alcune sfide vengono meglio affrontate dagli ingegneri

Prima che il nastro BaFe potesse essere commercializzato, tuttavia, c'era ancora molto lavoro da fare. Una fase cruciale era la collaborazione con IBM per valutare il potenziale del nastro BaFe. Visto che le apparecchiature IBM per valutare il nastro magnetico erano progettate per il nastro metallico, non potevano leggere con precisione il segnale dal nastro BaFe di Fujifilm. Inoltre, IBM continuava ad avere successo con il nastro metallico e quindi non erano molto portati ad investire nello sviluppo di nuove tecnologie di unità per un tipo differente di nastro magnetico. "Sembrava chiaro che avremmo dovuto fare noi stessi qualche ricerca di base in più sulla valutazione," fu la conclusione degli ingegneri Fujifilm. Senza alcun timore, si misero al lavoro per sviluppare un sistema di valutazione con una testina ad alta sensibilità.

Va da sé, che lo stadio successivo fu tutt'altro che facile. La ricerca di base nelle testine del nastro e delle unità non rientrava molto nelle competenze di base di un produttore di materiali come Fujifilm. Gli ingegneri Fujifilm formarono un team speciale all'interno dell'azienda per ricercare un dispositivo che valutasse le reali prestazioni del nastro BaFe. Dopo diversi sforzi, riuscirono a dimostrare l'elevata densità di registrazione del nastro BaFe Fujifilm. Cinque anni dopo le prime discussioni con Fujifilm a proposito del BaFe, IBM fu in grado di fare degli esperimento sul nuovo supporto. IBM confermò presto le eccezionali prestazioni del nastro BaFe e accettarono di partecipare in una ricerca e sviluppo comune sulla tecnologia insieme a Fujifilm.

Un ingegnere di Fujifilm commenta: "Eravamo dei veri principianti quando si parlava di unità disco. Questo significa che non avevamo alcun preconcetto sulla tecnologia quando iniziammo. Siccome non avevamo mai sviluppato unità disco con particelle metalliche, i risultati delle prestazioni precedenti non furono delle barriere psicologiche. Accettammo la sfida a testa alta."

Un futuro dove tutti i nastri magnetici sono in BaFe

Nel 2011, Fujifilm lanciò la prima cartuccia commerciale per la memorizzazione dei dati BaFe. Da allora, la capacità di memorizzazione dei dati del nastro in BaFe ha continuato a crescere molto velocemente, e tutti i produttori di unità attualmente offrono l'hardware per le applicazioni con nastro in BaFe.

I servizi cloud e l'analisi dei Big Data guidano molti aspetti delle nostre vite, e l'Internet of Things (IoT) [l'internet delle cose] sta già diventando una presenza familiare. Il volume di dati generati e trasmessi sta solo accelerando, e la frequenza con la quale accediamo ai dati e il loro valore globale che gli attribuiamo sta anch'esso aumentando. Sorprendentemente, una tecnologia associata con il 20° secolo, il nastro magnetico, ha un importante nuovo ruolo da recitare in questo futuro. E l'innovazione di Fujifilm nei materiali avanzati l'ha resa possibile.

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