Los discos duros se están acercando a los límites de su desarrollo, y la película solo mejora con el tiempo.
Las instituciones financieras obligan a las empresas a almacenar más datos y un período de tiempo más largo. La cantidad de datos que deben almacenarse
crece entre un 30 y un 40 por ciento
cada año en comparación con el año anterior. La capacidad de los discos duros también está creciendo, pero a la mitad. Afortunadamente, toda esta información no requiere acceso instantáneo, por lo que la película es una excelente solución al problema.
En general, se almacena una gran cantidad de información en el mundo en cinta: datos científicos sobre física de partículas, datos astronómicos, archivos nacionales, patrimonio cultural, la
mayoría de las películas , datos bancarios, etc. Hay profesionales (especialistas en materiales, ingenieros, físicos) cuyo trabajo es mejorar los métodos de almacenamiento de datos en película.
A lo largo de las décadas, la película ha evolucionado no menos que los discos duros o los transistores. La primera película para almacenar información en forma digital,
el modelo IBM
726 , podría almacenar 1,1 MB por carrete. Hoy, 1 bobina es capaz de almacenar 15 terabytes de datos, y un almacenamiento de película robótica es de 278 petabytes.
Por supuesto, la película no permite leer información tan rápido como los discos duros o la memoria de semiconductores. Pero ella tiene sus propias ventajas. La película es energéticamente eficiente: si los datos ya han sido grabados, la película no necesita energía para almacenarlos. La película es confiable: la probabilidad de errores al escribir o leer es de 4 a 5 órdenes de magnitud menor que la de los discos duros. La película es segura: a diferencia de los discos, que generalmente están conectados a una computadora de forma permanente, los cartuchos con carretes pueden almacenarse sin conectarse a los dispositivos, lo que protege los datos de la película de ser leídos o modificados por intrusos o de errores debidos a factores humanos.
En 2011, debido a un error en el software de los servidores de
Google, eliminó accidentalmente el correo en 40,000 buzones. La eliminación se produjo en todas las copias de seguridad en los discos duros, porque una operación errónea los atravesó en cadena, pero las letras se recuperaron de la cinta. Después de este incidente, por primera vez se supo que Google realiza copias de seguridad en cinta, y luego Microsoft confirmó que su servicio en la nube Azure
usa equipos de película de IBM .
La cinta magnética se utilizó por primera vez para registrar datos de computadora de Univac en 1951.Almacenar datos en una película es 6 veces más barato que en los discos duros, por lo que se usa en todas partes cuando se trata de grandes cantidades de información. Dado que la película casi ha desaparecido del mercado de consumo, la mayoría no sabe qué tan rápido se está desarrollando y se desarrollará en el futuro previsible.
La película sobrevivió porque es insignificante y más barata con el tiempo. Se puede suponer que, dado que la compresión de la grabación de datos en discos duros desaparece, lo mismo se aplica a la película, ya que utiliza aproximadamente la misma tecnología (solo la anterior). Es como la "Ley de Moore", pero para una película magnética. Pero esto no es así: a lo largo de los años, la tasa de compactación de las grabaciones en película no disminuye, sino que se mantiene en torno al 33% anual. Es decir, la duplicación de la cantidad de datos grabados en la película ocurre aproximadamente cada 2-3 años.
Físicamente, la tecnología para grabar en discos duros y películas es la misma: los datos se graban en una superficie magnetizada en pistas estrechas, en las que se cambia la polaridad. La información se registra en una secuencia de bits. Desde la llegada de la película y los discos duros en los años 50, los fabricantes de ambos han estado luchando por una mayor densidad, velocidad y bajo costo, por lo que el costo de almacenamiento en dólares por gigabyte ha disminuido en órdenes de magnitud. Es debido al hecho de que están tratando de reducir el costo de producción que aumenta la densidad de grabación por milímetro cuadrado.
Mientras más fondos reciban las empresas que producen medios magnéticos para investigación y desarrollo, obviamente, más progresan estos medios. Ahora en los discos duros más avanzados puede grabar 100 veces más información que en la misma área de película. Pero dado que hay mucho más de esta área en la película en el carrete, se colocan
hasta 15 TB de datos en ella, que es más que en cualquier disco existente en el mercado. Al mismo tiempo, las dimensiones del cartucho con el rollo de película y el disco duro son aproximadamente las mismas.
Exterior e interior: un cartucho moderno contiene una bobina. Después de instalar el cartucho, la película se alimenta automáticamente a un lector o escritor.Además de la capacidad, las películas y los discos duros tienen otra diferencia: la velocidad de acceso a los datos. En las bobinas hay cintas magnéticas de varios cientos de metros de largo, el tiempo promedio de acceso a datos es de 50 a 60 segundos. Para discos duros, esta vez es de 5 a 10 milisegundos. Sin embargo, la velocidad de grabación en la cinta es dos veces mayor.
En los últimos años, el ritmo de grabación de la compactación en discos ha disminuido del 40% al 15% por año. La razón es la física fundamental. Para grabar más datos en la misma área, debe reducir el área para grabar cada bit. Como resultado, esto reduce la intensidad de la señal al leer los datos. Si la intensidad de la señal se reduce demasiado, puede mezclarse con el ruido magnético de los gránulos magnéticos vecinos que cubren la superficie del disco. El ruido se puede reducir haciendo que los gránulos sean más pequeños. Pero entonces el gránulo ya será tan pequeño que difícilmente podrá mantener establemente su estado de magnetización. Ya se ha alcanzado el tamaño de gránulo más pequeño adecuado para la grabación magnética; en el campo profesional se llama
límite supermagnético .
Hasta hace poco, el logro de este límite permanecía invisible para los consumidores, porque los fabricantes agregaron discos y cabezales adicionales para escribir y leer en el interior del contenedor, haciendo que el disco duro del mismo tamaño pero más grande. Sin embargo, ahora ya es difícil agregar más discos dentro del contenedor, preservando su tamaño, por lo que el límite se hace más notable.
Existen métodos alternativos de grabación en una superficie magnética que teóricamente pueden superar el límite supermagnético. Esta
grabación, acompañada por el calentamiento de los gránulos , y
la grabación por microondas . Pero es difícil en aspectos de ingeniería y financieros. Western Digital ha anunciado un disco duro con un método de grabación por microondas, que
planea lanzar en 2019 . Se espera que tal innovación mantenga una tasa de compactación récord de alrededor del 15% por año.
Al mismo tiempo, el almacenamiento en la película aún está lejos de alcanzar el límite supermagnetico, por lo tanto, la película puede evolucionar durante décadas sin descansar en su "ley de Moore" y las limitaciones de la física fundamental.
La película tiene una naturaleza astuta. Cambiar los cartuchos con bobinas en el equipo de grabación, material de polímero delgado, grabación en paralelo en 32 pistas, todo esto crea dificultades en el diseño de este soporte de información.
En 2015, IBM, en colaboración con
FujiFilm Corporation
, descubrió que al grabar utilizando partículas magnéticas de ferrita de bario ultrapequeñas
perpendiculares a la superficie de la película , se puede lograr una densidad 12 veces mayor que otras tecnologías. Y en 2017, en colaboración con
Sony, fue posible lograr una densidad 20 veces mayor que las unidades de cinta más modernas. En el futuro, las compañías cinematográficas, por ejemplo, permitirán almacenar todo el material de una película de alto presupuesto en un solo carrete en lugar de una docena.
Inundaciones de datos: los almacenes de películas modernos contienen cientos de petabytes de datos, y el modelo 726 de IBM, introducido en 1952, solo podía almacenar un par de megabytes.Para lograr este progreso, los ingenieros adaptaron los cabezales para leer y escribir para moverse a lo largo de pistas extremadamente estrechas en la película, de aproximadamente 100 nanómetros de ancho. Además, era necesario hacer que los cabezales de lectura fueran más estrechos, de unos 50 nanómetros de ancho. Al leer, el nivel de señal a ruido también disminuyó, por lo que tuve que manipular el tamaño y la posición de los gránulos magnetizados y la suavidad de la superficie de la película, así como mejorar el procesamiento de la señal y los errores de lectura.
Para garantizar la fiabilidad de los datos grabados durante décadas, los ingenieros han desarrollado nuevos cabezales de grabación que producen campos magnéticos mucho más fuertes que los convencionales.
Combinando todos estos desarrollos, los ingenieros de IBM lograron alcanzar una densidad de grabación de 818,000 bits por pulgada lineal (dicha medición de densidad se ha desarrollado históricamente). La nueva tecnología permitió que 246,200 pistas de grabación encajaran en una pulgada y proporcionó espacio para 201 gigabits por pulgada cuadrada. Un cartucho con 1140 metros de película por carrete puede almacenar 330 terabytes de información. Esto se puede comparar con un carrito completo de discos duros.
Un consorcio de la industria del almacenamiento , que incluye HP, IBM, Oracle, Quantum y varios grupos de investigación, publicó en 2015 un documento sobre los planes para el desarrollo del almacenamiento de películas. Según el pronóstico del consorcio, para 2025 la densidad de grabación por pulgada cuadrada aumentará a 91 gigabytes, y para 2028 a 200 gigabytes.
Los autores del documento están interesados profesionalmente en un pronóstico tan optimista, pero es bastante realista. Los laboratorios de IBM dicen que 200 gigabytes por pulgada cuadrada es un objetivo factible para la próxima década.
La película es portadora de información, que la "Ley de Moore" presionará en último lugar. Por lo tanto, los beneficios de almacenar datos en cinta en comparación con los discos duros aumentarán en los próximos años.
El autor del artículo, Mark Lanz, trabaja como gerente en un laboratorio de IBM en Zurich y se ocupa de problemas con el almacenamiento de datos en película.
El artículo se publicó originalmente en forma impresa bajo el título "El almacenamiento de cintas monta un regreso", y luego se publicó en el sitio web del Consorcio IEEE . La traducción utiliza fotos del artículo original.