Вчені Інституту реєстрації інформації НАНУ придумали «вічні» лазерні диски для довгострокового зберігання інформації

Перші у світі оптичні диски для цифрового запису інформації були створені в Києві, але технологія так і не пішла в серію. Чи чекає така ж доля на нові українські розробки?

На жаль, ми не пам’ятаємо, що багато нововведень, які стали популярними після їхнього впровадження за кордоном, були придумані в нашій країні. Один із таких напівзабутих у нас винаходів — запис інформації на оптичні диски. Про їхнє створення, а також про сьогоднішню роботу Інституту реєстрації інформації НАНУ розповідає його директор В’ячеслав Петров, професор, доктор технічних наук.

Горище — не гараж, та все-таки…

— Наш інститут зародився в надрах НДІ кібернетики. Ще 1976 року я запропонував ідею створення оптичних дисків для запису великих обсягів інформації. Тоді це було новиною. Уже існувала система магнітного запису, у світі широко застосовувалися магнітні диски й пакети з них, а от оптичним записом ніхто не займався. За кордоном було теоретично обґрунтовано таку можливість, але дослідження в цьому напрямку не велися. Ми підхопили ідею і зробили перші пристрої на горищі Інституту кібернетики.

Тоді інформація записувалася переважно на магнітні диски діаметром 356 міліметрів, максимальна ємність їх пакета становила 50 мегабайтів. А ми відразу запропонували оптичний диск у 1250 мегабайтів на одній робочій поверхні. У разі двостороннього запису — 2500 мегабайтів. Діаметр вибрали стандартний — 356 міліметрів. Таким чином, ми створили перші у світі накопичувачі на оптичних дисках для великих машин. Глушков подивився на них і сказав: «Я не знаю, навіщо для обчислювальної техніки потрібні такі великі обсяги інформації. Але давайте познайомлю вас у Москві з генеральним конструктором радянської Єдиної системи ЕОМ Ларіоновим». А Ларіонов відразу зацікавився ідеєю оптичних дисків: «Нам це надзвичайно необхідно!»

Система оптичного запису інформації дала величезний поштовх розвитку змінної машинної пам’яті. Виявилося, що наші дослідження — у сфері інтересів військово-промислового комплексу. Кабінету Міністрів СРСР було дано розпорядження терміново звести нам комплекс будинків для подальшої роботи інституту.

— Згідно з популярними джерелами в Інтернеті, оптичні диски створили в США.

— На жаль, не всі пам’ятають про наш пріоритет. Але серйозні історики науки знають, що перші оптичні диски для запису цифрової інформації створені в Києві. А вже потім, через пару років, за кордоном з’явилися перші фільми на оптичних дисках діаметром 30 сантиметрів. Але це були аналогові записи у форматі Laserdisc. А ми, повторю, записували відразу в «цифрі»!

1983 року американська філія фірми «Філіпс» продемонструвала компакт-диск нинішнього стандартного діа­­метра 12 сантиметрів, знов-таки призначеного виключно для побутових потреб. І тільки потім у світі почали говорити про застосування цифрового запису на оптичні диски для комп’ютерів, у тому числі персональних. А ми на той час давно закінчили етап дослідно-конструкторських робіт, виготовили першу серію пристроїв і почали іншу тему — запис на оптичних циліндрах.

— Нинішня система оптичного запису відрізняється від тієї, що була розроблена вами?

— Фактично всі напрацювання з оптичних дисків ми зробили від початку до кінця. Компанія «Філіпс», що володіє патентами на компакт-диски, насправді має роялті тільки за формат надання даних. Свого часу, побачивши наші наробітки, голова Держкомітету СРСР із винаходів сказав: «Я все зроб­лю, щоб захистити наш пріоритет в усьому світі». Протягом півроку у світі було подано шістсот заявок на патенти! Потім фірма «Мацушита» (торговельна марка «Панасонік») одержала кілька патентів, але пославшись на наші пріо­ритети.

«Зберігати вічно!»

— Сьогодні розроблено безліч форматів запису на диски. Однак усі нововведення нині приходять з-за кордону.

— Не всі. Є й у нас піонерні розробки. Звичайно, їх треба ще довести до промислового виробництва. Одна з них стосується довгострокового зберігання інформації на дисках із високою щільністю. Це завдання надзвичайно актуальне. Носії інформації вдосконалюються, щільність запису збільшується. Але при цьому істотно зменшується термін зберігання даних. Раніше основна частина інформації зберігалася на магнітних стрічках, термін їхньої придатності становив 25—30 років. Зараз перевага віддається оптичним дискам з одноразовим записом. Однак матеріали, використовувані для їхнього виготовлення, дуже нестабільні. Багато є публікацій, мовляв, оптичні диски — це на тисячу років. Насправді це не так. На пластмасовій підкладці довгострокове зберігання неможливе. Реальний термін зберігання таких дисків лише кілька років. Приклад? Бібліотека Вернадського. Там переписували документи на диски типу CD-R, і через півроку вони вже не читалися.

— Напевно, використовували нефірмові диски.

— Справа не у фірмі, а в тому, що взагалі що-небудь гарантувати для дисків на пластиковій основі — небезпечно. Тому ми разом з Інститутом монокристалів (Харків) пішли шляхом застосування високостабільних підкладок. Бо цінність інформації непорівнянна з вартістю диска. І от уже протягом декількох років проводимо дослідження із запису на сапфірові підкладки. Цей матеріал дуже міцний. Сапфір зберігає свої властивості при нагріванні до 1600 градусів. Хімічно стійкий, до 260 градусів не реагує взагалі ні з чим. Це добрий матеріал для довгострокового зберігання важливої інформації. Але завдання надзвичайно складне, ми до кінця його поки не розв’язали. Є багато теоретичних і технологічних проблем.

«Закони перекрили вченим дорогу на ринок високих технологій»

— У нас у інституті два основних напрями розробок. Це надщільний запис (одношаровий і багатошаровий) та інформаційні системи. Про останні не розповідатиму — вони переважно стратегічного призначення. Ми робимо їх для України й Китаю.

У зв’язку з цим не можна не сказати про умови, у яких доводиться працювати вченим. Закони, ухвалені в Україні, зв’язують нас по руках і ногах. Ми не можемо реалізувати наші розробки, а вони, повторюю, світового рівня. Ми не можемо взяти кредити для створення виробництв. Дикість — оголошувати тендери з роботи з нашими замовниками, з тими, кому реально потрібні наші розробки. А нас зобов’язують. Ми могли б зараз завантажити десятки організацій і розширити співробітництво з тим же Китаєм, що вийшов на нас ще вісім років тому. Ми для нього тоді створили дуже потужну інформаційну систему. Цими наробітками потім зацікавилося Міністерство оборони України. Для нього ми фактично за китайські гроші створили інформаційну систему. Недавно знову приїжджали китайці, пропонували розгорнути співробітництво у виробництві датчиків. Ми подивилися нові закони і зрозуміли, що тепер нам дорогу перекрито, ми не можемо вийти на світовий ринок високих технологій із вітчизняними розробками.

— Ви не намагалися створювати свої стартап-компанії?

— Нема сенсу зв’язуватися з державними інноваційними структурами, це пропаща справа, ми вже мали клопіт з ними. Організовуватимемо власне виробництво на основі наявних потужностей і цехів.

Звуковий привіт із початку ХХ століття

— В’ячеславе Васильовичу,­­ я знаю, що крім основної наукової роботи із запису інформації вас залучають і для виконання незвичайних проектів…

— Одного разу мені зателефонував Борис Євгенович­ Патон і попросив приїхати. Він розповів, що в бібліотеці ім. Вернадського зберігається величезний фонотечний архів записів єврейських пісень початку XX століття. Зроблено їх на воскових валиках Едісона, загалом близько 700 одиниць. До нас в Україну весь час приїжджають представники конгресу США, просять передати їм цей архів для того, щоб переписати його. Просять віддати на час. Але ж не повернуть. Подумайте, говорить Патон, як самим переписати архів із валиків на сучасну техніку.

Що таке фонограф? У ньому є восковий циліндр, на якому попередньо нарізана спіраль, як на гвинті. Є металевий розтруб, що вловлює звук голосу або інструментів, він і переводить звук у механічні коливання й передає їх на алмазну голку. Голка біжить за спіраллю, нарізає профіль глибиною від 0,5 до 2 мікронів. Щоб відтворити цей запис, треба по ньому провести затупленим різцем. І це по воску!

Декілька «читань» — і запис загублено. До того ж під час відтворення в борозенку потрапляють порошинки, у воску утворюються тріщинки. Ось чому валики Едісона неймовірно шумлять. Це набагато цінніша річ, ніж грамплатівки. Їх друкують із матриць, а валики були тільки одноразові. Кожен — унікальний.

— У чому новизна вашої системи розшифровування записів?

— У нас великий досвід роботи з лазерними пристроями читання інформації. От і тут ми створили установку, яка за допомогою лазерного променя оцифровує спіраль без  найменшого її пошкодження. Таким чином ми одержали точний профіль спіралі. Потім за допомогою комп’ютерних методів відкинули все, що не має відношення до звуку, те, що не потрапляє в спектр людського голосу. Таким чином ми зробили колосальний ривок у чистоті звуку. Я робив доповідь про цю систему в Берклі (США), і одна радіостанція попросила записи, щоб ще їх почистити. Через якийсь час одержую листа: «Шановний професоре Петров! Краще, ніж Ви очистили запис, ми зробити не зуміли».

Тепер наша установка на сайті Бібліотеки конгресу США позначена як краща у світі. З її допомогою ми скопіювали всі валики з найменшими втратами. Колекція ця дістала величезний резонанс у всьому світі. У ній є і валик із голосом Шолома-Алейхема. Цей розшифрований запис Леонід Кучма подарував президентові Ізраїлю під час візиту в цю країну. З ініціативи Ізраїлю колекцію фонограм занесено до реєстру ЮНЕСКО світового культурного надбання «Пам’ять світу», у який включено папіруси Давнього Єгипту, глиняні таблички шумерів, і от тепер — колекція валиків Едісона, єдина в цьому реєстрі на території України.

Окуляри, як у Гаррі Поттера

— Інша наша, так би мовити, побічна робота — окуляри проти косоокості. Річ у тім, що для одного проекту ми робили надзвичайно точне оптичне обладнання, здатне створювати так звані диски Френеля з мікронною точністю. Після завершення проекту я поцікавився, де ще можна використовувати лінзи Френеля. Виявилося, вони потрібні для лікування косо­окості в дітей. Якщо дитині поставити перед очима таку лінзу й спрямувати промінь на макулу — «жовту пляму», виникає нормальне зображення й починає формуватися бінокулярний зір. Після кількох місяців тренування лінзу можна прибрати. Таким методом можливо вилікувати до 80% косоокості.

Але найпростіше — ці лінзи можна застосовувати для діагностики. Адже в чому проблема дітей з уродженою косоокістю? Якщо до 5 років її не вилікувати, то вона залишається на все життя: мозок буде не в змозі обробляти бінокулярну інформацію, потрібні структури в ньому не сформуються.

Ми створили комплект із 42 лінз Френеля для діагностики косоокості. Їх вставляють у звичайні окуляри для визначення гостроти зору. Але ми пішли далі. Розробили окуляри, які можуть компенсувати не тільки косо­окість, а й короткозорість або далекозорість. Ми виготовили їх уже сотні. У клініках, з якими ми співробітничаємо, говорять про колосальний прогрес у лікуванні косоокості. Бажано, щоб такі набори для діагностики були в кожному офтальмологічному кабінеті. Тоді лікар зможе написати рецепт на виготовлення потрібних окулярів дитині, а ми в нашому виробничому цеху — їх виготовити. Наш метод, на відміну від традиційної операції, зовсім нетравматичний. Причому ми зробили окуляри круглими, як у Гаррі Поттера, діти від них у захваті.

Але держава зовсім не приділяє уваги цьому питанню. У розмові з прем’єр-міністром, із міністром охорони здоров’я я просив: дайте нам замовлення, щоб у кожного офтальмолога на столі стояв такий прилад для ранньої діагностики — і в країні стане набагато менше людей із косоокістю. На якусь показуху — купити один складний прилад, щоб говорити: і ми таке маємо! — кошти є. А на пристрій, який реально може допомогти сотням тисяч, грошей нема…