डेटा भंडारण का भविष्य अभी भी चुंबकीय टेप क्यों है

हार्ड ड्राइव उनके विकास की सीमाओं के करीब पहुंच रहे हैं, और फिल्म केवल समय के साथ बेहतर हो जाती है।



वित्तीय संस्थान कंपनियों को अधिक डेटा और अधिक समय तक स्टोर करने के लिए बाध्य करते हैं। पिछले वर्ष की तुलना में हर साल संग्रहित किए जाने वाले डेटा की मात्रा में 30-40 प्रतिशत की वृद्धि होती है। हार्ड ड्राइव की क्षमता भी बढ़ रही है, लेकिन आधी दर से। सौभाग्य से, इस सभी जानकारी के लिए तत्काल उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए फिल्म समस्या का उत्कृष्ट समाधान है।

सामान्य तौर पर, दुनिया में बहुत सारी जानकारी टेप पर संग्रहीत होती है: कण भौतिकी पर वैज्ञानिक डेटा, खगोलीय डेटा, राष्ट्रीय अभिलेखागार, सांस्कृतिक विरासत, अधिकांश फिल्में , बैंकिंग डेटा और इतने पर। ऐसे पेशेवर (सामग्री विशेषज्ञ, इंजीनियर, भौतिक विज्ञानी) हैं, जिनका काम फिल्म पर डेटा संग्रहीत करने के तरीकों में सुधार करना है।

दशकों में, फिल्म हार्ड ड्राइव या ट्रांजिस्टर से कम विकसित नहीं हुई है। डिजिटल रूप में जानकारी संग्रहीत करने के लिए पहली फिल्म - आईबीएम मॉडल 726 - प्रति रील 1.1 एमबी स्टोर कर सकती है। आज, 1 कॉइल 15 टेराबाइट डेटा संग्रहीत करने में सक्षम है, और एक रोबोट फिल्म भंडारण 278 पेटाबाइट्स है।

बेशक, फिल्म हार्ड ड्राइव या सेमीकंडक्टर मेमोरी के रूप में तेजी से जानकारी पढ़ने की अनुमति नहीं देती है। लेकिन उसके अपने फायदे हैं। फिल्म ऊर्जा कुशल है: यदि डेटा पहले से रिकॉर्ड किया गया है, तो फिल्म को इसे स्टोर करने के लिए पावर की आवश्यकता नहीं है। फिल्म विश्वसनीय है: लिखने या पढ़ने में त्रुटियों की संभावना हार्ड ड्राइव की तुलना में परिमाण के 4-5 आदेश कम हैं। फिल्म सुरक्षित है: डिस्क के विपरीत, जो आमतौर पर कंप्यूटर से स्थायी रूप से जुड़े होते हैं, रीलों के साथ कारतूस को उपकरणों से कनेक्ट किए बिना संग्रहीत किया जा सकता है, जो फिल्म को डेटा को घुसपैठियों द्वारा पढ़ने या संशोधित करने या मानव कारकों के कारण त्रुटियों से बचाता है।

2011 में, Google सर्वर पर सॉफ्टवेयर में त्रुटि के कारण , उसने गलती से 40,000 मेलबॉक्सेस में मेल डिलीट कर दिया । हार्ड ड्राइव पर सभी बैकअप पर विलोपन हुआ, क्योंकि एक गलत संचालन एक श्रृंखला में उनके माध्यम से चला गया, लेकिन पत्र टेप से बरामद किए गए थे। इस घटना के बाद, पहली बार यह ज्ञात हुआ कि Google टेप पर बैकअप बनाता है, और फिर Microsoft ने पुष्टि की कि उनकी क्लाउड सेवा Azure IBM उपकरण का उपयोग करती है ।


मैग्नेटिक टेप का इस्तेमाल पहली बार 1951 में Univac कंप्यूटर डेटा को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया था।

हार्ड ड्राइव की तुलना में फिल्म पर डेटा संग्रहीत करना 6 गुना सस्ता है, इसलिए बड़ी मात्रा में जानकारी होने पर इसका उपयोग हर जगह किया जाता है। चूंकि फिल्म उपभोक्ता बाजार से लगभग गायब हो गई है, ज्यादातर को यह पता नहीं है कि यह कितनी तेजी से विकसित हो रहा है और भविष्य के भविष्य में विकसित होगा।

फिल्म बच गई क्योंकि यह समय के साथ नगण्य और सस्ती है। यह माना जा सकता है कि, चूंकि हार्ड डिस्क पर डेटा रिकॉर्डिंग का संपीड़न गायब हो जाता है, वही फिल्म पर लागू होता है, क्योंकि यह लगभग उसी तकनीक (केवल पुराने वाले) का उपयोग करता है। यह "मूर का नियम" पसंद है, लेकिन एक चुंबकीय फिल्म के लिए। लेकिन ऐसा नहीं है: वर्षों से, फिल्म पर रिकॉर्डिंग के संघनन की दर में गिरावट नहीं होती है, लेकिन प्रति वर्ष लगभग 33% रहती है। यही है, फिल्म पर दर्ज आंकड़ों की मात्रा का दोगुना लगभग हर 2-3 साल में होता है।

शारीरिक रूप से, हार्ड डिस्क और फिल्मों पर रिकॉर्डिंग के लिए तकनीक समान है: डेटा को संकीर्ण पटरियों में एक चुम्बकीय सतह पर दर्ज किया जाता है, जिस पर ध्रुवीयता स्विच होती है। सूचना बिट के अनुक्रम में दर्ज की गई है। 50 के दशक में फिल्म और हार्ड ड्राइव के आगमन के बाद से दोनों के निर्माता अधिक घनत्व, गति और कम लागत के लिए प्रयास कर रहे हैं, इसलिए परिमाण के आदेशों के अनुसार डॉलर प्रति गीगाबाइट में भंडारण की लागत में कमी आई है। यह इस तथ्य के कारण है कि वे उत्पादन की लागत को कम करने की कोशिश कर रहे हैं कि रिकॉर्डिंग घनत्व प्रति वर्ग मिलीमीटर बढ़ता है।

अनुसंधान और विकास के लिए अधिक धन चुंबकीय मीडिया बनाने वाली कंपनियों द्वारा प्राप्त किया जाता है, जाहिर है, इन मीडिया की प्रगति जितनी अधिक होगी। अब सबसे उन्नत हार्ड ड्राइव पर आप एक ही फिल्म क्षेत्र की तुलना में 100 गुना अधिक जानकारी रिकॉर्ड कर सकते हैं। लेकिन चूंकि रील में फिल्म पर इस क्षेत्र का बहुत कुछ है, इसलिए उस पर 15 टीबी डेटा रखा गया है, जो बाजार पर मौजूद किसी भी डिस्क से अधिक है। इसी समय, फिल्म रील और हार्ड ड्राइव के साथ कारतूस के आयाम लगभग समान हैं।


बाहर और अंदर: एक आधुनिक कारतूस में एक कुंडल होता है। कारतूस स्थापित करने के बाद, फिल्म स्वचालित रूप से एक पाठक या लेखक को खिलाया जाता है।

क्षमता के अलावा, फिल्म और हार्ड ड्राइव में एक और अंतर है: डेटा तक पहुंच की गति। कॉइल में कई सौ मीटर लंबे चुंबकीय टेप हैं, औसत डेटा एक्सेस समय 50 से 60 सेकंड तक है। हार्ड ड्राइव के लिए, यह समय 5 से 10 मिली सेकंड से है। हालांकि, टेप पर रिकॉर्डिंग की गति दोगुनी है।

हाल के वर्षों में, डिस्क पर रिकॉर्डिंग संघनन की गति 40% से घटकर 15% प्रति वर्ष हो गई है। कारण मौलिक भौतिकी है। एक ही क्षेत्र में अधिक डेटा रिकॉर्ड करने के लिए, आपको प्रत्येक बिट को रिकॉर्ड करने के लिए क्षेत्र को कम करने की आवश्यकता है। परिणामस्वरूप, यह डेटा पढ़ते समय सिग्नल की शक्ति को कम करता है। यदि सिग्नल की शक्ति बहुत कम हो जाती है, तो यह डिस्क की सतह को कवर करने वाले पड़ोसी चुंबकीय कणिकाओं से चुंबकीय शोर के साथ मिश्रण कर सकता है। दानों को छोटा करके शोर को कम किया जा सकता है। लेकिन तब दाना पहले ही इतना छोटा हो जाएगा कि वह अपनी चुम्बकीय स्थिति को मुश्किल से बनाए रख सके। चुंबकीय रिकॉर्डिंग के लिए उपयुक्त सबसे छोटा ग्रेन्युल आकार पहले से ही प्राप्त किया गया है, पेशेवर क्षेत्र में इसे सुपरमैग्नेटिक सीमा कहा जाता है ।

कुछ समय पहले तक, इस सीमा की उपलब्धि उपभोक्ताओं के लिए अदृश्य बनी हुई थी, क्योंकि निर्माताओं ने कंटेनर के अंदर लिखने और पढ़ने के लिए अतिरिक्त डिस्क और सिर जोड़े, हार्ड ड्राइव को उसी आकार लेकिन बड़ा बना दिया। हालांकि, अब कंटेनर के अंदर अधिक डिस्क जोड़ना मुश्किल है, इसके आकार को संरक्षित करना, इसलिए सीमा अधिक ध्यान देने योग्य हो जाती है।

एक चुंबकीय सतह पर रिकॉर्डिंग के वैकल्पिक तरीके हैं जो सैद्धांतिक रूप से सुपरमैग्नेटिक सीमा को पार कर सकते हैं। यह रिकॉर्डिंग, दानों को गर्म करने और माइक्रोवेव रिकॉर्डिंग के साथ होती है । लेकिन इंजीनियरिंग और वित्तीय पहलुओं में यह मुश्किल है। वेस्टर्न डिजिटल ने माइक्रोवेव रिकॉर्डिंग विधि के साथ एक हार्ड ड्राइव की घोषणा की है, जिसे उसने 2019 में जारी करने की योजना बनाई है । इस तरह के नवाचार से प्रति वर्ष लगभग 15% की रिकॉर्ड संकलन दर बनाए रखने की उम्मीद है।

इसी समय, फिल्म पर भंडारण अभी भी सुपरमैग्नेटिक सीमा तक पहुंचने से दूर है, इसलिए, फिल्म अपने "मूर के नियम" और मौलिक भौतिकी की सीमाओं को समाप्त किए बिना दशकों तक विकसित हो सकती है।

फिल्म में एक चालाक प्रकृति है। रिकॉर्डिंग उपकरण, पतली बहुलक सामग्री, 32 पटरियों पर समानांतर रिकॉर्डिंग में कॉइल के साथ कारतूस बदलना - यह सब इस सूचना वाहक के डिजाइन में कठिनाइयों का निर्माण करता है।

2015 में, आईबीएम ने फूजीफिल्म कॉरपोरेशन के साथ मिलकर यह पता लगाया कि जब फिल्म की सतह पर लंबवत अति-छोटे बेरियम-फेराइट चुंबकीय कणों का उपयोग करके रिकॉर्डिंग की जाती है, तो अन्य तकनीकों की तुलना में 12 गुना अधिक घनत्व प्राप्त किया जा सकता है। और 2017 में, सोनी के सहयोग से, सबसे आधुनिक टेप ड्राइव की तुलना में 20 गुना अधिक घनत्व प्राप्त करना संभव था। भविष्य में, फिल्म कंपनियां, उदाहरण के लिए, एक दर्जन के बजाय सिर्फ एक रील पर उच्च बजट की फिल्म की सभी सामग्री को संग्रहीत करने की अनुमति देंगी।


डेटा के साथ बाढ़: आधुनिक फिल्म स्टोरेज में सैकड़ों पेटाबाइट डेटा होते हैं, और आईबीएम के 726 मॉडल, 1952 में पेश किए गए, केवल मेगाबाइट के एक जोड़े को स्टोर कर सकते थे।

इस प्रगति को प्राप्त करने के लिए, इंजीनियरों ने लगभग 100 नैनोमीटर चौड़ी - फिल्म पर बेहद संकीर्ण पटरियों के साथ आगे बढ़ने के लिए पढ़ने और लिखने के लिए प्रमुखों को अनुकूलित किया। इसके अलावा, रीडिंग हेड्स को संकरा बनाना आवश्यक था - लगभग 50 नैनोमीटर चौड़ा। पढ़ते समय, शोर के स्तर में संकेत भी कम हो जाता है, इसलिए मुझे चुंबकित कणिकाओं के आकार और स्थिति और फिल्म की सतह की चिकनाई में हेरफेर करना पड़ा, साथ ही साथ सिग्नल प्रोसेसिंग में सुधार और त्रुटियों को पढ़ने के लिए।

दशकों तक रिकॉर्ड किए गए डेटा की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, इंजीनियरों ने नए रिकॉर्डिंग हेड विकसित किए हैं जो पारंपरिक लोगों की तुलना में बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करते हैं।

इन सभी विकासों को मिलाकर, आईबीएम इंजीनियर 818,000 बिट्स प्रति रैखिक इंच की रिकॉर्डिंग घनत्व प्राप्त करने में कामयाब रहे (ऐसा घनत्व माप ऐतिहासिक रूप से विकसित हुआ है)। नई तकनीक ने 246,200 रिकॉर्डिंग ट्रैक को एक इंच पर फिट होने की अनुमति दी और 201 गीगाबिट प्रति वर्ग इंच के लिए जगह प्रदान की। रील प्रति 1140 मीटर की फिल्म के साथ एक कार्ट्रिज 330 टेराबाइट्स की जानकारी संग्रहीत कर सकता है। इसकी तुलना हार्ड ड्राइव की संपूर्ण कार्ट से की जा सकती है।

भंडारण उद्योग के एक संघ , जिसमें एचपी, आईबीएम, ओरेकल, क्वांटम और कई शोध समूह शामिल हैं, ने 2015 में फिल्म भंडारण के विकास के लिए योजनाओं पर एक दस्तावेज जारी किया। संघ के पूर्वानुमान के अनुसार, 2025 तक प्रति वर्ग इंच रिकॉर्डिंग घनत्व बढ़कर 91 गीगाबाइट हो जाएगा, और 2028 से 200 गीगाबाइट हो जाएगा।

दस्तावेज़ के लेखक इस तरह के एक आशावादी पूर्वानुमान में पेशेवर रूप से रुचि रखते हैं, लेकिन यह काफी यथार्थवादी है। आईबीएम लैब का कहना है कि 200 गीगाबाइट प्रति वर्ग इंच अगले दशक के लिए एक संभव लक्ष्य है।

फिल्म सूचना का एक वाहक है, जो "मूर की विधि" अंतिम पर दबाएगी। इसलिए, हार्ड ड्राइव की तुलना में टेप पर डेटा संग्रहीत करने का लाभ आने वाले वर्षों में बढ़ेगा।

लेख के लेखक, मार्क लैंज़, ज्यूरिख में एक आईबीएम प्रयोगशाला में एक प्रबंधक के रूप में काम करते हैं और फिल्म पर डेटा संग्रहीत करने में समस्याओं का सामना करते हैं।

यह लेख मूल रूप से "टेप स्टोरेज माउंट्स ए कमबैक" शीर्षक के तहत प्रिंट में प्रकाशित किया गया था, और फिर आईईईई कंसोर्टियम वेबसाइट पर प्रकाशित किया गया था । अनुवाद मूल लेख से फ़ोटो का उपयोग करता है।