Nieuws

Mega- tot gigajaar opslagmedium kan mensheid overleven

Al duizenden jaren slaat de mensheid informatie op. Van gravures in marmer tot magnetische dataopslag in de huidige tijd. Hoewel de hoeveelheid data die men kan opslaan de laatste decennia immens is gestegen, is het nog altijd lastig om data ook daadwerkelijk lange tijd te bewaren. De sleutel tot succesvolle informatieopslag is ervoor zorgen dat de informatie niet verloren gaat. Wanneer we informatie op willen slaan die langer zal bestaan dan de mensheid zelf, dan gelden er andere eisen dan voor een medium voor dagelijkse informatieopslag. Onderzoeker Jeroen de Vries van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT toont aan dat het mogelijk is om gegevens extreem lang te bewaren. Hij promoveert op 17 oktober.

Huidige harde schijven hebben de mogelijkheid om enorme hoeveelheden data op te slaan maar gaan bij kamertemperatuur ruwweg tien jaar mee, omdat de magnetische energie barrière laag is waardoor de informatie na verloop van tijd verloren gaat. Ook cd’s, dvd’s, papier, tape, kleitabletten en steen hebben allemaal een beperkte levensduur. Om de informatie langer te behouden moet er gezocht worden naar alternatieven.

Archiefopslag tot één miljard jaar
Er is een aantal scenario’s te bedenken waarom we informatie voor lange tijd willen opslaan. “Een scenario is dat een ramp de aarde heeft verwoest en de maatschappij de wereld weer opnieuw moet opbouwen. Een ander scenario zou kunnen zijn dat we een soort nalatenschap creëren voor toekomstige intelligenties die op aarde evolueren of afkomstig zijn van andere werelden. Je moet dan al snel denken aan archiefopslag van één miljoen tot één miljard jaar”, aldus onderzoeker De Vries.

Optische informatiedrager
De Vries ontwikkelde een optische informatiedrager die informatie voor extreem lange periodes kan opslaan, waarin elke bit wordt weggeschreven door etstechnieken. Als informatiedrager is gekozen voor een wafer, bestaande uit wolfraam ingekapseld door siliciumnitride. Er is gekozen voor Wolfraam omdat dit extreme temperaturen kan weerstaan. Een QR-code is in het wolfraam geëtst (zie afbeelding) en wordt beschermd door het nitride. Elke pixel van de grote QR-code bevat een kleinere QR-code met hierin weer verschillende informatie opgeslagen. “In principe kunnen we op de disk alles opslaan wat we de moeite waard vinden om te bewaren: bijvoorbeeld een digitale afbeelding van de Mona Lisa. In dit onderzoek hebben we een digitaal exemplaar van het hoofdstuk over dit medium uit mijn proefschrift getest”, zegt De Vries.

Verouderingstest onder hoge temperaturen
Om de stabiliteit van de data te waarborgen is de aanwezigheid van een energie barrière nodig, die de informatie scheidt van de non-informatie. Om te bewijzen dat data nog steeds leesbaar is na miljoenen jaren is een verouderingstest nodig om te kijken of de energie barrières hoog genoeg zijn om dataverlies te voorkomen. De Vries: “Volgens het Arrhenius model blijkt dat bij een temperatuur van 473 Kelvin (200 graden Celsius) en bij één uur in de oven het medium voor minstens 1 miljoen jaar moet blijven werken.” Na de test was er geen zichtbare degradatie van het wolfraam en was de informatie nog goed uit te lezen. Bij hogere temperaturen wordt het gecompliceerd. Bij verhitting tot 713 Kelvin (440 graden Celsius) wordt het al een stuk lastiger om de QR-codes te ontcijferen ook als is het wolfraam nog niet aangetast. De Vries: “Een vervolgonderzoek zou zijn om te onderzoeken of de informatiedrager ook hogere temperaturen kan weerstaan, bijvoorbeeld tijdens een brand in huis. Maar als we een plek kunnen vinden die erg stabiel is, bijvoorbeeld een kernopslagfaciliteit, dan zou de disk zelf en de data die er op staat het dus miljoenen jaren moeten kunnen uithouden. ”

Over Jeroen de Vries
Jeroen de Vries werd geboren op 5 januari 1982 in Stede Broec. In 2000 verhuisde hij naar Enschede om elektrotechniek te studeren. Van december 2007 tot april 2008 verbleef hij in Akita, Japan bij de groep van Prof. Hitoshi Saito aan de Akita Universiteit om de theoretische gevoeligheid van cantilever tip vormen te bestuderen. Hij vervolgde met een onderzoek naar het optisch uitlezen van een cantilever array bij de Systems and Materials for Information storage (SMI) groep. Hij studeerde af in 2009 waarna hij begon als promovendus bij de Transducers Science and Technology (TST) groep. Tijdens zijn promotieonderzoek nam hij deel aan de IEEE summerschool on magnetism in Dresden, Duitsland en de ESONN summerschool over nanotechnologie in Grenoble, Frankrijk.

Meer informatie
Op 17 oktober 2013 om 14.45 uur vindt de promotie van Jeroen de Vries van de vakgroep Transducers Science and Technology van het Instituut MESA+ plaats in gebouw de Waaier op de campus van de Universiteit Twente. Zijn promotor is Professor Miko C. Elwenspoek (Electromagnetism) aan de faculteit EWI (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica). Voor meer informatie, of een digitale versie van het proefschrift ‘Energy barriers in patterned media’ kunt u contact opnemen met Dennis Moekotte, (+31 6 18642685), afdeling Persrelaties van de Universiteit Twente.