Per aspera ad astra

Теоретически, информация может храниться в любой форме твердого вещества, если она будет соответствующим образом структурирована. Так различные материалы обладают различными свойствами, преимуществами и недостатками, что делает некоторые из них более подходящими для определенных видов хранения по сравнению с другими. Так существует две категории информации, которые могут храниться в течение длительного времени: цифровые и аналоговые. Хранение цифровой информации требует, как минимум, двух типов контрастирующих объектов для хранения состояний, которые кодируют цифровые данные. Аналоговое хранилище требует, чтобы ограниченный континуум материи был структурирован в разных масштабах для хранения информации. Поскольку материя квантуется в атомах и частицах, цифровая информация может храниться с гораздо большей плотностью, чем аналоговая. В рамках данной технологической парадигмы хранения данных задержка сильно связана с объемом данных, хранящихся в данном пространственном объеме. Это происходит потому, что аппаратное обеспечение для чтения/записи не хранит информацию. Следовательно, чем быстрее данные могут быть извлечены или записаны ( например, с помощью параллельного оборудования ), тем меньше места может быть отведено для размещения носителей информации, что снижает общую плотность хранения информации на единицу объема. Хранилище данных высокой плотности Плотные носители информации могут достигать плотности информации порядка одного бита на один атом. Примером может служить искуственно созданный кристалл в котором нулевые и единичные биты представляли бы из себя изотопы углерода-12 и углерода-13 для хранения двоичных состояний. Данный вариант — это наиболее плотный и долговечный способ хранения информации разновидность биизотопных носителей данных. Однако несмотря на большую плотность хранения и долговечность у данного варианта имеются и некоторые недостатки в качестве архивного носителя для хранения ценных данных. Так если рассматривать все тот же углерод то он сгорает в кислородной атмосфере и, что более важно, повреждается ионизирующим излучением. Надлежащие условия хранения могут защитить искуственный алмаз от возгорания, но от продолжительного воздействия высокого ионизирующего излучения потребуется более серьёзная защита иначе та доля информации что была закодирована в веществе находящемся ближе к поверхности кристалла может быть повреждена. Так благодаря своим огнеупорным свойствам и стойкости к ионизирующему излучению субфосфид бора и карбид бора являются предпочтительными носителем информации для критически важных архивных применений. В данном варианте каждый икосаэдр бора, состоящий из двенадцати атомов бора одного изотопа будет хранить один бит информации. Кубический нитрид бора, карбид кремния и корунд также находят некоторое применение в качестве биизотопных информационных кристаллов, ведь они обладают большей стабильностью и прочностью, чем алмаз. Скорость считывания данных вариантов хранения информации относительно низкая, поскольку они требуют точной молекулярной разборки и взвешивания атомной массы каждого атома. Хранение с высокой плотностью — молекулярная лента Лента молекулярных данных из селективно фторированного полиэтилена имеет плотность хранения 1 бит/3 атома. Так селективно фторированная полисилоксановая молекулярная лента обладает большей термической, химической и УФ-стойкостью, чем полиэтиленовая, но имеет несколько меньшую плотность хранения информации 1 бит/10 атомов. Их скорость чтения/записи намного выше, чем у предыдущего варианта, что делает их подходящими для приложений хранения данных высокой плотности со средней задержкой при её чтение. Что примечательно ДНК является наиболее распространенным носителем информации в биотехнологии, хотя это относительно хрупкая среда, при надлежащих условиях ДНК может оставаться достаточно неповрежденной, чтобы спящие микроорганизмы могли возродиться после многих миллионов лет анабиоза. Организмы или биотехнологии могут содержать несколько копий своих геномов в каждой клетке и использовать механизмы исправления ошибок, которые сравнивают коды для выявления мутаций и их исправления. Это дает им значительный уровень устойчивости к радиационно-индуцированным мутациям, вызывающим летальные последствия в краткосрочной перспективе, и значительно снижает скорость эволюции популяций с течением времени. Активное хранилище Носители информации высокой плотности, даже те, которые устойчивы к ионизирующему излучению, разрушающему химические связи, все еще уязвимы для повреждения данных из-за расщепления космических лучей или нейтронного излучения. Эти формы излучения вызывают ядерную трансмутацию ( превращение изотопа в другой изотоп или превращение одного элемента в другой ). Чтобы противостоять такому повреждению, сохранённая информации имеет множество копий каждого набора данных, которые периодически сравниваются друг с другом и восстанавливаются в процессе исправления ошибок. Активное хранилище может сохранять целостность данных высокой плотности в течение очень большого количества времени. Хранение со средней плотностью Капиллярная память – это категория объемных носителей информации, основанная на хранении данных внутри матриц многочисленных наноразмерных трубок. При этом варианте хранения информации данные считываются из капиллярной памяти или записываются в нее квазиодномерными матрицами наномашин. Биты хранятся внутри капилляров в виде уложенных друг на друга наноразмерных цилиндров контрастной высоты. Цилиндры состоят из инертных материалов, таких как карбид бора или нитрид бора. Такая архитектура обеспечивает хранение данных с почти высокой плотностью хранения с относительно низкой задержкой и стабильностью архивирования. Капиллярная память разработана таким образом, чтобы обеспечить простую замену наномашины, когда она выходит из строя в результате радиационного повреждения. В постоянной памяти цилиндры соединены вместе в стопку своеобразной проволокой или цепью или соединены в непрерывный гофрированный стержень, предотвращающий стирание или переупорядочивание битов. Керамика из карбида бора и субфосфида бора в сочетании с наночастицами карбида вольфрама образуют кристаллы X-кристаллы, которые используют наночастицы карбида вольфрама различных форм и/или размеров для хранения бит. Данные записываются в рентгеновские кристаллы методом молекулярного производства, но считываются с помощью рентгеновского нанографического сканирования. Их скорость чтения имеет относительно низкую задержку, и они являются предпочтительным носителем для долговременного хранения данных только для чтения. Второй вариант данной технологии похож на x-кристаллы, но вместо того, чтобы хранить данные на жестких кристаллических пластинах, второй вариант является гибкой, состоящей из наномасляной ленты из нитрида или карбида бора, усеянной наночастицами карбида вольфрама. Так поскольку он обладает высокой линейностью и хранится на бобинах, катушках или в кассетах, он имеет относительно высокую задержку извлечения данных. Его преимущество перед x-кристаллами заключается в том, что он хранит больше данных на единицу объема. Хранение с низкой плотностью Корунд, карбид кремния, плавленый кварц и другие твердые, стабильные, неорганические, прозрачные материалы используются для формирования оптических преломляющих информационных кристаллов. При данном варианте информация сохраняется, используя микроскопические точки с показателем преломления, отличным от показателя преломления сыпучего материала. Биты данных записываются с помощью молекулярного производства или фемтосекундных лазерных импульсов. С ультрафиолетовым сканированием имеют наименьшие точки и, следовательно, самую высокую плотность битов. Аналоговое запоминающее устройство Хотя подавляющее большинство информации хранится в цифровом виде, цифровое хранилище имеет одно слабое место в качестве архива: оно плохо читаемо. По своей природе цифровая информация хранится в виде кода и если по какой-то причине кодек для чтения определенного набора цифровых данных окажется потерян, он не сможет быть прочитан, если, конечно, вы не будете перебирать каждый вариант. Без кодеков биты, которые хранят текст книги, неотличимы от тех, которые хранят фотографию, песню или любую другую информацию. Сохранению кодеков, как правило, уделяется очень большое внимание, однако по тем или иным обстоятельствам они всё же могут оказаться потеряны если, конечно, они не будут являться чем-то крайне простым и очевидным для понимания или не будут непосредственно связаны с сохраненной информацией. Наиболее плотной формой хранения аналоговой информации является микроформа, так хотя существуют микроформы, которые могут быть считаны только рентгеновскими или ближнепольными микроскопами, большинство микроформ считывается стандартными оптическими микроскопами. Так оптическая микроформа обычно ограничена дифракцией при увеличении в 1000 раз. Изображения ( фотографии, технические чертежи, произведения искусства, кинофильмы ) также могут быть уменьшены. Звуковые записи могут быть сохранены с помощью визуального представления формы сигнала. Микроформа в основном создается молекулярным производством, но черно-белая форма может быть создана с использованием фотографической технологии. Цифра 2,5 x 10¹¹ слов на 1000 см³ основана на нескольких предполагаемых параметрах: все слова напечатаны с использованием букв размером 2 на 2 микрометра, все слова имеют длину в десять букв, между словами или строками нет пробелов, а микроформа печатается на листах толщиной 0,1 мм, что позволяет хранить 10 м² листов в 1000 см³. При размерах 2 на 2 микрометра относительно сложные формы ( например, некоторые логографические символы ) разрешимы; детали могут быть слабо разрешены вплоть до ширины/высоты выше примерно 0,2 микрометра - предела дифракции видимого света. Буквы меньшего размера с простой формой, рассчитанной на микроскопическую разрешимость, могут повысить плотность подсчета слов по сравнению с приведенным выше рисунком. 2,5 x 10¹¹ слов эквивалентно 125 000 тысячстраничным книгам с 2000 словами на одной странице. Стандартные листы микроформ состоят из стабильных пигментов или оптических наноструктур/микроструктур, напечатанных внутри прозрачного, твердого, полужесткого, инертного материала - как правило, корундового варианта с пластинчато-наномайловым покрытием. Лента для микроформования аналогична, но является гибкой и намотана на катушки для хранения.  Применение: теоретическая максимальная емкость носителей высокой плотности: Алмаз: 1,75 x 10²³ бит/см³ Кристалл данных из карбида бора: 1,83 x 10²¹ бит/см³ Молекулярная лента: 2,6 x 10²² бит/см³ Линейная ДНК: 10²¹ бит/см³