A Hét 1989/2 (34. évfolyam, 27-52. szám)
1989-10-13 / 42. szám
„0"-nak felel meg, míg a lézersugárral való felhevités nyomán kialakult, átmágnesezett parányi felületek logikai „1”-et jelentenek. Az olvasás ugyanazzal a lézersugárral történik, mint a beírás, csupán intenzitása 10— 20 %-a annak, mint amit a felvételnél haszÁTTÖRÉS AZ ADATTÁROLÁSBAN TUDOMÁNY' TECHNIKA náló lézeres készüléke segítségével bármilyen információt ráírhat a lemezre, amelyen ez korlátlan ideig rögzítve marad. A lemez formálása már a gyártás folyamán megtörténik. Erre az információk cimezhetösége és szervezése miatt van szükség. A Kezdettől fogva a számítástechnika legnagyobb gondjai közé tartozott az információtárolás és -lehívás. A négy évtizedes fejlődési folyamat eredményeként alakult ki a ma általánosan használt mágneses tárolás, ahol szalagon vagy lemezen a visszamaradó (remanens) mágnességet kihasználva raktározzák el digitális formában az adatokat. Ez a megoldás aránylag tökéletesnek mondható, hiszen a merev lemezes tárlók (hard disc) tíz megabyte nagyságrendű adatot képesek tárolni. míg az 5,25 hüvelyk átmérőjű, hajlékony lemezek (flopy disc) egyetlen oldalára is felírható mintegy kétszázötven kilobyte. Csakhogy ez a megoldás két ok miatt sem tökéletes: a tárolásbiztonság és az adatsűrűség miatt. Ami az előbbi kérdést illeti, sajnos nagyon sok gond adódik a változó mágneses terek hatásai miatt, amelyek könnyen átmágnesezhetik hajlékony lemezünket, megsemmisítve ezzel minden ráírt adatot. Ilyen zavarforrást pedig nem kell sokáig keresni: elég egy iGdió hangszórója vagy ágy tévékészülék a közelben ahhoz, hogy a rettegett letörlési folyamat végbemenjen. Ha most tekintetbe vesszük hogy a legtöbb intézmény — bankok, biztosítótársaságok, adóhivatalok stb. — évente többmillió oldalnyi Írott anyagot hoznak létre, amelyet évtizedeken át kötelesek tárolni — az egyes országokban érvényes előírásoknak megfelelően —, egyáltalán nem mindegy, hogy milyen a tárolt anyag helyigénye, az egyes adatokhoz való hozzáférhetőség és a megsemmisülés elleni védelem. A fejlett ipari országokban ezt az utóbbi időkig úgy oldották meg, hogy bár fokozatosan áttértek a mágneslemezes (vagy -szalagos) adattárolásra, de minden megőrzésre szánt anyagot két-három példányban is felvettek, ezeket aztán egymástól megfelelő távolságban elzárva tartották, nehogy valamilyen természeti csapás vagy egyéb behatás folytán megsemmisüljenek az értékes információk. De már akkor is felvetődött az igény, hogy a mágneslemeznél lényegesen ellenállóbb, jobb minőségű hordozóanyagot kellene kifejleszteni. Ha pedig a tárolt információk sűrűségét is meg lehetne növelni, az már több mint szép lenne. A lézertechnika sietett a gondban levő számitógépfelhasználók segítségére az optikai lemezek megalkotásával. Mivel a lézersugár akár milliomod millimétemyi átmérőjűre is fókuszálható, ebből egyenesen következik, hogy nagyságrendekkel is megnövelhető a tárolt adatok sűrűsége a mágneslemezhez viszonyítva. Mindamellett az információtárolásra olyan hordozóanyagok is használhatók, amelyek nemcsak a mágneslemeznél, hanem még a papimái is jóval ellenállóbbak a külső hatásokkal szemben. így született meg az egyszer írható, tetszőlegesen sokszor olvasható optikai lemez, a WORM (Write One — Read Many) vagy más néven a WOOD (Write Once Optical Disc). A lemez fö előnye az időállóság, nagy ellenállóképessége a külső behatásokkal szemben, mintegy tizezerszer nagyobb tárolókapacitás a hajlékony mágneslemezhez viszonyítva; a merev lemezzel szemben könnyen cserélhető (tekintve, hogy nincs beépítve a készülékbe), ezzel a számítógép kapacitása ugrásszerűen megnő. A felhaszformálási információt tartalmazó réteg fölé kerül a felhasználói réteg, amelynek tartalmát a felhasználó határozza meg. Ez a réteg lehet a műszaki megoldástól függően műanyagból vagy leheletvékony fémfóliából. Bár többfajta megoldás is született, valamennyi megegyezik abban, hogy erős lézersugár segítségével égetik be a fóliába az információt. Olvasásra ugyanaz a készülék szolgál, mindössze a fénysugár erejét csökkentik az ötödére-tizedére. Minden esetben a lemez felületéről visszaverődő fény intenzitásváltozásai adják azokat az impulzuskombinációkat. amelyek az adatokat tárolják digitális formában. Ez a megoldás nagyszerűen megfelel olyan információk tárolására, amelyek archiválási kötelezettségnek vannak alávetve. Az optikai lemez ugyanis a vízzel, nedvességgel szemben teljesen érzéketlen (ellentétben a papírral), a mágneses tér nem hat rá (szemben a mágneslemezzel), a hőhatásoknak is jobban ellenáll, mint a konkurens adathordozók — a papír és a hajlékony mágneslemez. Ezzel a fontos hivatalok, hatóságok, intézmények adattárolási gondjait sikerült megoldani. Annak a ténynek köszönhetően, hogy fokozatosan tízszer, ötvenszer, majd később már százszor több információ fért egy optikai lemezre, mint az azonos méretű mágneses társára, egyre komolyabb változások indultak el a számítástechnika felhasználása területén, mivel oda is kezdett betömi az „intelligens" masina, ahol eddig kapacitásbeli okokból nem tudott gyökeret ereszteni. Ezenközben a kutatólaboratóriumok mérnökei sem ültek tétlenül a babérjaikon. A legnagyobb gyártók, a Philips, a Thomson, a Sharp Control Data és a Matsushita célul tűzték ki a többször irható optikai lemez kifejlesztését a tárlókapacitás további növelése mellett. Ehhez kísérleti alapként az amerikai Bell Laboratórium kutatóinak három évtizedes, 1955-ben tett felfedezése szolgált. Ők fedezték fel ugyanis annak idején az elektromágneses Kerr-effektust. Köztudott, hogy a ferromágneses anyagok egy meghatározott hőmérsékleten (Curiepont) elveszítik mágneses tulajdonságaikat. Lehűlve viszont visszanyerik eredeti állapotukat. Ez abban az esetben is érvényes, ha csak a felület egy kis részét melegítik fel a Curie-pontnál magasabb hőmérsékletűre, például lézersugár segítségével. Amennyiben a sugarat kikapcsolják, az anyag lehűl és felveszi környezetének mágneses állapotát. Ez viszont nem történik meg akkor, ha egy homogén mágnesezettségű lemez alá egy azonos polarizált állandó mágnest helyezünk. Ebben az esetben ugyanis a Curiepont alá fokozatosan lehűlő mágnesfelület átpolarizálódik, hiszen a mágnesek azonos sarkai taszítják egymást. Ennek következtében a felhevitett, majd lehűlt pontban parányi, ellentétes irányú mágnes jön létre. A mágneses Kerr-effektus lényege, hogy a mágneses fény hatására a beeső fény polarizációja visszaverődés után megváltozik. Ennek mértéke általában nem lépi túl az 1°-ot, viszont ez bőven elegendő ahhoz, hogy érzékelhető legyen. Ebből a tényből kiindulva az egyik irányban mágnesezett, „érintetlen" optikai lemez eredeti mágnesezettsége logikai nálnak. A lemez törlése a lehető legegyszerűbb: Curie-pont fölé kell hevíteni egy kis kemencében egy állandó mágnes társaságában, ennek hatásaként az egész felületen visszaáll az eredeti homogén mágneses állapot. A hosszú és rendkívül fáradságos fejlesztés — egyes vállalatok már két évtizede kutatják e témát — végre meghozta első gyümölcseit: a múlt év végén az NSZK-beli vegyióriás, a Hoechst Informationtechnik vállalata bemutatta a 600 MB kapacitású, 5.25 hüvelyk átmérőjű optikai lemezét, amely ezerszer annyi információ tárolására képes, mint a hajlékony mágneslemez! Elsősorban nyomdaipari vállalatokat vett célba az ajánlatával, mivel jelenleg ebben a szakmában a legnagyobb az igény a nagy kapacitású tárolókra. Meglehetősen széles körben ismert ugyanis, hogy ma már a nagy világlapokat elektronikusan szedik. Viszont nagy gondot okoz a kiszedett anyag tárolása, szállítása, eljuttatása az esetleg világrésznyi távolságokban levő nyomdákba, ugyanis egy átlagos színes újságoldal élethű visszaadásához mintegy 50 MB tárlókapacitás szükségeltetik. Mig ez a hajlékony mágneslemezzel szinte megoldhatatlan feladatnak látszik, addig az optikai tárló két oldalára összesen 12 színes újságoldal fér el digitalizált formában vagy pedig kétszázötvenezer gépelt oldalnyi szöveg tárolható rajta. Szinte megszédül az ember ilyen adatokat hallva. Minderre pedig épp a lézertechnika alkalmazása ad lehetőséget. A hifiamatörök körében egyre inkább ismert és méltán népszerű CD (Compact Disc) lemezhez hasonlóan oldották meg az optikai mágneslemez információnak a szervezését: a felvétel csigavonalban kerül a hordozórétegre, 0,4 mikrométer széles sávokba, 0,1 mikrométer mélységű mágneses „kráterek" formájában, míg a felvételsávok közötti távolság 1,6 mikrométer. Mindezek a méretek a látható fény hullámhosszának felelnek meg, ennek megfelelően a visszaverődő természetes fényt a felvételpontocskák optikai rácsként bontják, így aztán az optikai lemez a szivárvány minden színében tündököl. A termomágneses lemez metszetének egy kis darabját kinagyítva (lásd a mellékelt ábrát) jól láthatóvá válik a felvétel elhelyezkedése. Középütt van a mágneses réteg (3). amely vas/terbium anyagú. Mivel a ferromágneses anyagok nagy része a nedvességre érzékeny, a lemezt mindkét oldalról jóminőségü, fényáteresztö, korrózióálló, üvegszerű védőréteggel (2, 4) vonják be. Legfelül található a por és a mechanikus behatások ellen védő lakkréteg (1). A lemez hordozóanyaga szénszálas műanyag (5). Az egyszer irható, tetszőleges sokszor olvasható optikai lemezekkel szemben — amelyeket több tucat gyártó kínál a piacon — a termomágneses optikai berendezések technológiáját napjainkig csupán néhány gyár sajátította el: A Kodak-Verbatin, Maxtor, Olympus, Sharp, Sony és a Philips. Ennek megfelelően jelenleg még nem tekinthető igazán olcsónak az áruk, amely ötezer és tizenötezer márka körül mozog. A Hoechst által piacra dobott újfajta optikai mágneslemez sem éppen olcsó mulatság kétszáz-ötszáz márka körüli árával, bár ez a tömeges termelés beindulása után mindenképpen csökkenni fog. Mindenesetre már most sem olyan ijesztően magas, mint az első pillanatra tűnik, hiszen egységnyi információ tárolását már ma is tízszer olcsóbban oldja meg, mint a mágneses lemezhajtó: bár tízszer magasabb az új eszközök ára, viszont százszor több adat tárolására képesek a mágneses tártokkal szemben. Ehhez járul még a nagyfokú ellenállóképesség a külső behatásokkal szemben. Felmerül a kérdés, hogy erős mágnesek tere nem tesz-e kárt a termomágneses lemezben, tekintve, hogy mégiscsak mágnesréteg hordozza az információt. Ahhoz, hogy ez bekövetkezzék, legalább szupravezető mágnes terének kellene a közelben lennie. Ezeket pedig szinte egy kézen össze lehet számolni, olyan kevés van belőlük az egész világon. így teljesen kizárt az új optikai lemez lemágnesezhetöségének a lehetősége. A már gyártott lemezhajtó egységek a fél mikrométernyire fókuszált lézersugárral mintegy három milliwatt teljesítmény mellett olvassák ki az információt, mig a beíráshoz nagyjából harminc milliwatt teljesítményt használnak. A 300 megabyte adatot tartalmazó lemezoldalon az információ hozzáférhetőségi ideje nem haladja meg az egytized másodpercet, tehát a szó szoros értelmében egy pillanat alatt hozzá lehet jutni minden adathoz. Hogy mennyivel tovább tart kétszázötvenezer gépelt oldal között eligazodni (ami az optikai lemezen kényelmesen elfér), azt bizonyítani is felesleges. A közeljövőben minden bizonnyal a legnagyobb érdeklődés elsősorban az elektronikus nyomdák, újság- és folyóirat gazdák részéről nyilvánul meg az optikai lemez iránt. Mivel eddig szinte elképzelhetetlen adatsűrűséget tesz lehetővé, hamarosan megjelenik majd a közepes kapacitású személyi számítógépekben és a számítástechnika minden olyan területén, ahol megbízható és hosszútávú adattárolásra van szükség (bankok, pénzintézetek, biztosítók, adóhivatalok, nyilvántartók stb.).. Ami a hétköznapi felhasználást illeti, arra is van lehetőség. Megvalósíthatóvá válik általa például a többször felvehető képlemez. Ugyanis napjainkig a digitális képmagnó útjába egy sor akadály gördül. A képlemezjátszó viszont nem számít már újdonságnak. Viszont nagy hátránya, hogy a lemezek tartalma nem változtatható. Ezt a hiányosságot szünteti meg, ha sikerül megoldani a termomágneses lemezre való képrögzítés kérdését. Így aligha kétséges, hogy a többször írható optikai lemezek nagy karrier előtt állnak. OZOGÁNY ERNŐ 16
