Polska

Taśma żyje i ma się dobrze!
Wyjątkowo potężne rozwiązanie do przechowywania wielkich zbiorów danych

Może się wydawać, że taśma magnetyczna na długo zniknęła z codziennego życia. Jednak w rzeczywistości wykonuje ona jeszcze cięższą pracę niż do tej pory, umożliwiając długotrwałe przechowywanie olbrzymiej ilości danych w centrach danych wiodących firm IT, instytucji finansowych oraz innych korporacji i organizacji na całym świecie. Przywrócenie świetności taśmy jest wynikiem 20 lat badań w Fujifilm, skutkujących powstaniem zaawansowanej, nowej cząsteczki magnetycznej o nazwie ferrytu baru (BaFe). Bez zbytniego szumu taśma BaFe stała się kluczowym elementem obecnego społeczeństwa informatycznego.

Zależne archiwa danych – zabezpieczone na taśmie magnetycznej

Niektóre dane, nawet jeśli nie są regularnie przeglądane, nadal mają krytyczne znaczenie i nie mogą być utracone. Archiwizacja danych wymaga nośnika, który może zabezpieczyć dużą ilość danych przez długi czas przy minimalnym ryzyku ich utraty oraz rozsądnym koszcie początkowym i koszcie utrzymania. Taśmy magnetyczne BaFe spełniają wszystkie te warunki lepiej niż jakiekolwiek inne nośniki. Przykładem wyjątkowej użyteczności jest sytuacja z 2011 roku, gdy serwer e-mail znanej globalnie firmy IT przestał działać, tymczasowo uniemożliwiając dostęp do dużej liczby wiadomości e-mail. Kopie zapasowe offline na taśmach magnetycznych stanowiły ratunek, umożliwiając firmie szybkie przywrócenie wszystkich brakujących wiadomości.

Przełamanie bariery pojemności przechowywania danych

Jednak przyszłość taśmy magnetycznej nie zawsze wyglądała kolorowo. Ilość danych rejestrowanych na całym świecie zwiększała się z niesamowitą prędkością, stało się więc jasne, że pomimo wielu zalet, pojemność przechowywania danych na standardowej taśmie z cząsteczek metalicznych wkrótce przestanie wystarczać. Fujifilm pokonała tę barierę, wprowadzając na rynek zupełnie nowy materiał magnetyczny: BaFe.

Pojemność danych na taśmie magnetycznej jest określona przez liczbę cząsteczek magnetycznych w warstwie magnetycznej. Kaseta taśmy BaFe może zawierać znacznie więcej cząsteczek magnetycznych o znacznie wyższej gęstości niż kaseta tradycyjnej taśmy z cząsteczek metalicznych. Obecnie Fujifilm opracowała prototyp taśmy BaFe, która może przechowywać 220 tetrabajtów nieskompresowanych danych na standardowej taśmie – rekordowa pojemność wynosząca 88 razy więcej niż w przypadku tradycyjnej taśmy z cząsteczek metalicznych (badania Fujifilm z dnia 9 kwietnia 2015 r.).

Cząsteczki BaFe są niezwykle małe, podczas gdy ich kształt pozwala na bardzo gęste ułożenie w kierunku pionowym. Co więcej, siła koercji magnetycznej (stopień odporności na magnetyzowanie) jest również duża. Cząsteczki mogą być ciasno rozmieszczone przy niewielkim ryzyku odwrócenia magnetyzacji, zwiększając stabilność przechowywania danych.

Badania nad nowym magnetycznym nośnikiem do przechowywania danych

Opracowanie taśmy magnetycznej o dużej pojemności wymaga znacznie więcej niż opracowania zaawansowanego materiału magnetycznego. Konieczne są również głowice magnetyczne do odczytu i zapisu danych na warstwie magnetycznej, a także napęd mieszczący zarówno głowicę, jak i taśmę. Razem podzespoły te są w stanie archiwizować i przywracać dane.

Mimo że producenci napędów zrobili wszystko co w ich mocy w celu opracowania i dostarczania najlepszego możliwego sprzętu do zastosowań z taśmą metalową, branża wiedziała, że dotrze do fizycznych granic zmniejszania wielkości cząstek metalicznych, co z kolei ograniczy gęstość cząsteczek na taśmie. BaFe ma znacznie lepsze cechy, a Fujifilm wierzyła, że taśma BaFe zastąpi całkowicie taśmę z cząsteczek metalicznych.

W 1992 roku Fujifilm rozpoczęła badania nad BaFe jako nośnikiem do przechowywania danych nowej generacji. W tym czasie Fujifilm wyprodukowała taśmę z cząsteczek metalicznych, która była jedną z najlepszych na rynku pod względem technologicznym, jednak konkurencja powoli zapełniała tę lukę: „Przy takiej prędkości możliwe jest, że nas pokonają. Aby wprowadzić BaFe jako nowy materiał, musimy wykazać się olbrzymią przewagą gęstości zapisu”. Tak właśnie postrzegali pilność tej sprawy inżynierowie Fujifilm.

Jedyna szansa – i olbrzymi przełom

Pomimo olbrzymich nadziei osiągnięcie niezbędnych rezultatów okazało się trudne. Jedną z kluczowych przeszkód był niewielki rozmiar cząsteczek BaFe. Cecha ta umożliwia bliskie rozmieszczenie cząsteczek, utrudnia jednak ich obsługę pod innymi względami.

Inżynierowie Fujifilm odnieśli sukces w powlekaniu taśmy cząsteczkami BaFe o ultracienkiej gęstości, a nawet w równym, stabilnym wzorze na skalę nano. Mimo że stworzyli prototyp taśmy magnetycznej do przechowywania danych o rekordowej na świecie pojemności zapisu, nie byli w stanie zapisać i odczytać danych z taśmy przy użyciu konwencjonalnych głowic i z tego względu nie mogli potwierdzić jakości tego prototypu.

Inżynierowie przekonali się, że konwencjonalne głowice przeznaczone do taśm metalowych nie są w stanie odczytać taśm BaFe ze względu na niewielki poziom magnetyzacji wykazywany przez cząsteczki BaFe. Wyszli więc z pomysłem opracowania własnej głowicy, zmieniając głowicę magnetyczną o dużej czułości przeznaczoną do użytku w napędach dysków twardych – pomimo że budowa głowicy napędu dysku twardego w znacznym stopniu różni się od głowicy napędu taśmy. Następnie wykorzystali głowicę do prototypu pierwotnego systemu oceny w celu potwierdzenia jakości taśmy BaFe.

Zmiana sprzętu pod kątem nośnika do przechowywania i odejście od konwencjonalnej wiedzy doprowadziło do kluczowego przełomu inżynierów Fujifilm, którzy postrzegali te kwestie z perspektywy producenta taśmy. Podjęto decyzję, że będzie to ostateczny eksperyment i ostatnia szansa, aby urzeczywistnić taśmę BaFe. Brak wyników oznaczał brak dalszego rozwoju projektu.

Pomysł się sprawdził. Przy użyciu specjalnie wyprodukowanej głowicy o wysokiej czułości inżynierowie potwierdzili, że taśma BaFe oferowała podwójną pojemność przechowywania danych w porównaniu z najbardziej zaawansowaną taśmą z cząstek metalowych w tych czasach.

Niektóre wyzwania najłatwiej pokonać początkującym

Przed wprowadzeniem taśmy BaFe na rynek trzeba było wykonać jeszcze mnóstwo pracy. Jednym z dużych zadań była współpraca z IBM nad oceną potencjału taśmy BaFe. Ze względu na to, że sprzęt IBM służący do oceny taśm magnetycznych był przeznaczony do taśm metalowych, nie mógł on dokładnie odczytać sygnału z taśmy BaFe Fujifilm. Co więcej IBM odnosiła sukcesy dzięki taśmie metalowej i z tego względu nie było jej łatwo inwestować w rozwój nowych technologii napędu do innego rodzaju taśm magnetycznych. „Wyglądało na to, że będziemy musieli samodzielnie przeprowadzać podstawowe badania dotyczące oceny”, konkludowali inżynierowie Fujifilm. Niezrażeni przystąpili do pracy nad opracowaniem systemu do oceny z użyciem głowicy o wysokiej czułości.

Nie trzeba wspominać, że kolejny etap nie należał do najłatwiejszych. Podstawowe badania nad głowicami taśm i napędami leżały daleko poza podstawowym doświadczeniem producenta materiałów, takiego jak Fujifilm. Inżynierowie Fujifilm utworzyli specjalny zespół w ramach firmy w celu badań nad urządzeniem do oceny prawdziwej jakości taśmy BaFe. Poświęcając wiele wysiłku, z sukcesem potwierdzili dużą gęstość zapisu taśmy BaFe Fujifilm. Pięć lat od pierwszych rozmów z Fujifilm na temat BaFe IBM była w stanie przeprowadzić eksperymenty nad nowym nośnikiem. IBM wkrótce potwierdziła wyjątkową jakość taśmy BaFe i zgodziła się wziąć udział we wspólnych z Fujifilm badaniach i opracowaniu technologii.

Inżynier Fujifilm mówi: „Byliśmy początkującą firmą w zakresie napędów do taśm. Oznacza to, że nie posiadaliśmy żadnej koncepcji pierwotnej dotyczącej technologii w momencie rozpoczęcia prac. Ze względu na to, że nigdy nie opracowywaliśmy napędów do taśm z cząsteczek metalicznych, poprzednie wyniki dotyczące jakości nie stanowiły dla nas bariery psychologicznej. Stawiliśmy czoła wyzwaniu z podniesioną głową”.

Przyszłość, w której wszystkie taśmy magnetyczne są z BaFe

W 2011 roku Fujifilm wprowadziła pierwszą na świecie kasetę do przechowywania danych z BaFe. Od tego czasu pojemność przechowywania danych taśmy BaFe stale rośnie w szybkim tempie, a obecnie wszyscy producenci napędów oferują sprzęt do stosowania z taśmą BaFe.

Usługi przechowywania danych w chmurze oraz analiza wielkich zbiorów danych wprowadzają wiele nowych aspektów do codziennego życia, a pojęcie Internetu Rzeczy (Internet of Things – IoT) staje się bardzo powszechne. Ilość danych generowanych i przesyłanych ciągle wzrasta, a częstotliwość dostępu do danych oraz ich ogólna wartość dla nas również wzrasta Co zaskakujące, technologia wiązana z XX wiekiem – taśma magnetyczna – ma nową, bardzo ważną rolę do odegrania w przyszłości. A jest to możliwe dzięki innowacjom Fujifilm w zakresie zaawansowanych materiałów.

Treść powiązana: