Ученые Института регистрации информации НАНУ придумали «вечные» лазерные диски для долгосрочного хранения информации
Первые в мире оптические диски для цифровой записи информации были созданы в Киеве, но технология так и не пошла в серию. Ждет ли та же участь новые украинские разработки?
К сожалению, мы не помним, что многие новшества, ставшие популярными после их внедрения за рубежом, были придуманы у нас в стране. Одно из таких полузабытых дома изобретений — запись информации на оптические диски. Об их создании, а также о сегодняшней работе Института регистрации информации НАНУ рассказывает его директор Вячеслав Петров, профессор, доктор технических наук.
Чердак — не гараж, но все же…
— Наш институт зародился в недрах НИИ кибернетики. Еще в 1976 году я предложил идею создания оптических дисков для записи больших объемов информации. Тогда это было в новинку. Уже существовала система магнитной записи, в мире широко применялись магнитные диски и пакеты из них, а вот оптической записью никто не занимался. За рубежом была теоретически обоснована такая возможность, но исследования в этом направлении не велись. Мы подхватили идею и сделали первые устройства на чердаке Института кибернетики.
Тогда для записи информации основными были магнитные диски диаметром 356 миллиметров, максимальная емкость пакета из них составляла 50 мегабайт. А мы сразу предложили оптический диск в 1250 мегабайт на одной рабочей поверхности. При двухсторонней записи — 2500 мегабайт. Диаметр мы выбрали стандартный — 356 миллиметров. Таким образом, мы создали первые в мире накопители на оптических дисках для больших машин. Глушков посмотрел на них и сказал: «Я вообще-то не знаю, зачем для вычислительной техники нужны такие большие объемы информации. Но давайте познакомлю вас в Москве с генеральным конструктором советской Единой системы ЭВМ Ларионовым». А Ларионов тут же ухватился за идею оптических дисков: «Нам это чрезвычайно необходимо!»
Система оптической записи информации стала колоссальным толчком для развития сменной машинной памяти. Наши исследования оказались в сфере интересов военно-промышленного комплекса, было дано распоряжение Кабинета Министров СССР срочно построить нам комплекс зданий для дальнейшей работы института.
— Популярные источники в Интернете утверждают, что оптические диски создали в США.
— К сожалению, не все помнят о нашем приоритете. Но серьезные историки науки знают, что первые оптические диски для записи цифровой информации созданы в Киеве. А уже потом, через пару лет, за рубежом появились первые фильмы на оптических дисках диаметром 30 сантиметров. Но это были аналоговые записи в формате Laserdisc. А мы, повторю, записывали сразу в «цифре»!
В 1983 году американский филиал фирмы «Филипс» продемонстрировал компакт-диск нынешнего стандартного диаметра 12 сантиметров, опять-таки для использования исключительно в бытовых целях. И только потом в мире стали говорить о применении цифровой записи на оптические диски для компьютеров, в том числе персональных. А мы к этому времени давно закончили этап опытно-конструкторских работ, изготовили первую серию устройств и начали другую тему — запись на оптических цилиндрах.
— Нынешняя система оптической записи отличается от той, что была разработана вами?
— Фактически все наработки по оптическим дискам мы сделали от начала до конца. Компания «Филипс», владеющая патентами на компакт-диски, на самом деле имеет роялти только за формат представления данных. В свое время, увидев наши наработки, председатель Госкомитета СССР по изобретениям сказал: «Я все сделаю, чтобы защитить наш приоритет во всем мире». В течение полугода в мире было подано шестьсот заявок на патенты! Потом фирма «Мацушита» (торговая марка «Панасоник») получила несколько патентов, но сославшись на наши приоритеты.
«Хранить вечно!»
— Сегодня разработано множество форматов записи на диски. Однако все новшества нынче приходят из-за границы.
— Не все. Есть и у нас пионерские разработки. Конечно, их надо еще довести до промышленного производства. Одна из них касается долговременного хранения информации на дисках с высокой плотностью. Эта задача чрезвычайно актуальна. Носители информации совершенствуются, плотность записи увеличивается. Но при этом существенно уменьшается срок хранения данных. Раньше основная доля информации хранилась на магнитных лентах, срок их работы 25—30 лет. Сейчас предпочтение отдается оптическим дискам с однократной записью. Однако материалы, используемые при их изготовлении, очень нестабильны. Много есть публикаций, мол, оптические диски — это на тысячу лет. На самом деле это не так. На пластмассовой подложке осуществить долговременное хранение невозможно. Реальный срок хранения таких дисков всего несколько лет. Пример? Библиотека Вернадского. Там переписывали документы на диски типа CD-R, и через полгода они уже не читались.
— Наверное, использовали нефирменные диски.
— Дело не в фирме, а в том, что вообще что-либо гарантировать для дисков на пластиковой основе — дело опасное. Поэтому мы совместно с Институтом монокристаллов (Харьков) пошли по пути применения высокостабильных подложек. Потому что ценность информации несоизмерима со стоимостью диска. И вот уже в течение нескольких лет проводим исследования по записи на сапфировые подложки. Этот материал очень прочный. Сапфир сохраняет свои свойства при нагреве до 1600 градусов. Химически стоек, до 260 градусов не реагирует вообще ни с чем. Это прекрасный материал для долговременного хранения важной информации. Но задача предельно сложная, мы до конца ее пока не решили. Есть много теоретических и технологических проблем.
«Законы перекрыли ученым дорогу на рынок высоких технологий»
— У нас в институте два основных направления разработок. Это сверхплотная запись (однослойная и многослойная) и информационные системы. О последних не буду распространяться — они в основном стратегического назначения. Мы делаем их для Украины и Китая.
В этой связи нельзя не сказать об условиях, в которых приходится работать ученым. Законы, принятые в Украине, связывают нас по рукам и ногам. Мы не можем реализовать наши разработки, а они, повторяю, мирового уровня. Мы не можем взять кредиты для создания производств. Дикость — объявлять тендеры по работе с нашими заказчиками, с теми, кому реально нужны наши разработки. А нас обязывают. Мы могли бы сейчас загрузить десятки организаций и расширить сотрудничество с тем же Китаем, который вышел на нас еще восемь лет назад. Мы для него тогда создали очень мощную информационную систему. Этими наработками потом заинтересовалось Министерство обороны Украины. Для него мы фактически за китайские деньги создали информационную систему. Недавно снова приезжали китайцы, предлагали развернуть сотрудничество в производстве датчиков. Мы посмотрели новые законы и обнаружили, что теперь нам дорога перекрыта, мы не можем выйти на мировой рынок высоких технологий с отечественными разработками.
— Вы не пытались создавать свои стартап-компании?
— Нет смысла связываться с государственными инновационными структурами, это гиблое дело, мы уже нахлебались с ними. Будем организовывать собственное производство на основе существующих мощностей и цехов.
Звучащий привет из начала ХХ века
— Вячеслав Васильевич, я знаю, что кроме основной научной работы по записи информации вас привлекают и для выполнения необычных проектов…
— Однажды мне позвонил Борис Евгеньевич Патон и попросил приехать. Он рассказал, что в библиотеке им. Вернадского хранится огромный фонотечный архив записей еврейских песен начала XX века. Сделаны они на восковых валиках Эдисона, всего порядка 700 единиц. К нам в Украину постоянно приезжают представители конгресса США, просят передать им этот архив для того, чтобы переписать его. Просят отдать на время. Но ведь не вернут. Подумайте, говорит Патон, как самим переписать архив с валиков на современную технику.
Что такое фонограф? В нем есть восковой цилиндр, на котором предварительно нарезана спираль, как на винте. Есть металлический раструб, улавливающий звук голоса или инструментов, он и переводит звук в механические колебания и передает их на алмазную иглу. Игла бежит по спирали, нарезает профиль глубиной от 0,5 до 2 микрон. Чтобы воспроизвести эту запись, нужно по ней провести затупленным резцом. И это по воску!
Несколько «чтений» — и запись загублена. К тому же при воспроизведении в бороздку попадают пылинки, в воске образуются трещинки. Вот почему валики Эдисона невероятно шумят. Это намного более ценная вещь, чем грампластинки. Пластинки печатают с матриц, а валики были исключительно однократные. Каждый — уникален.
— В чем новизна вашей системы расшифровки записей?
— У нас большой опыт работы с лазерными устройствами чтения информации. Вот и здесь мы создали установку, которая с помощью лазерного луча оцифровывает спираль без малейшего ее повреждения. Тем самым мы получили точнейший профиль спирали. Далее с помощью компьютерных методов отбросили все, что не имеет отношения к звуку, то, что не попадает в спектр человеческого голоса. Тем самым мы совершили колоссальный рывок в чистоте звука. Я делал доклад об этой системе в Беркли (США), и одна радиостанция попросила записи, чтобы еще их почистить. Через некоторое время получаю письмо: «Уважаемый профессор Петров! Лучше, чем Вы очистили запись, мы сделать не сумели».
Теперь наша установка на сайте Библиотеки конгресса США обозначена как лучшая в мире. С ее помощью мы сумели скопировать все валики с наименьшими потерями. Коллекция эта получила колоссальный резонанс во всем мире. В ней оказался и валик с голосом Шолома Алейхема. Эту расшифрованную запись Леонид Кучма подарил президенту Израиля во время визита в эту страну. По инициативе Израиля коллекцию фонограмм занесли в реестр ЮНЕСКО мирового культурного достояния «Память мира», в который включены папирусы древнего Египта, глиняные таблички шумеров и вот теперь — коллекция валиков Эдисона, единственная в данном реестре на территории Украины.
Очки, как у Гарри Поттера
— Другая наша, так сказать, побочная работа — очки против косоглазия. Дело в том, что для одного проекта мы готовили точнейшее оптическое оборудование, способное создавать так называемые диски Френеля с микронной точностью. После завершения проекта я поинтересовался, где еще можно использовать линзы Френеля. Оказалось, они нужны при лечении косоглазия у детей. Если ребенку поставить перед глазом такую линзу и направить луч на макулу — «желтое пятно», возникает нормальное изображение и начинает формироваться бинокулярное зрение. После тренажа в несколько месяцев линзу можно убрать. Таким методом возможно вылечить до 80% косоглазия.
Но самое простое — эти линзы применимы для диагностики. Ведь в чем проблема детей с врожденным косоглазием? Если до 5 лет его не вылечить, то оно остается на всю жизнь: мозг будет не в состоянии обрабатывать бинокулярную информацию, нужные структуры в нем не сформируются.
Мы создали комплект из 42 линз Френеля для диагностики косоглазия. Их вставляют в обычные очки для определения остроты зрения. Но мы пошли дальше. Разработали очки, которые могут компенсировать не только косоглазие, но и близорукость или дальнозоркость. Мы изготовили их уже сотни. Специалисты глазных клиник, с которыми мы сотрудничаем, говорят о колоссальном прогрессе в лечении косоглазия. Желательно, чтобы такие наборы для диагностики были в каждом офтальмологическом кабинете. Тогда врач сможет написать рецепт на изготовление нужных очков ребенку, а мы в нашем производственном цехе — их изготовить. Наш метод, в отличие от традиционной операции, совершенно нетравматичен. Причем мы сделали очки круглыми, как у Гарри Поттера, дети от них без ума.
Но государство совершенно не уделяет внимания этому вопросу. Я говорил с премьер-министром, с министром здравоохранения: дайте нам заказ, чтобы у каждого офтальмолога на столе стоял такой прибор для ранней диагностики — и в стране станет намного меньше людей с косоглазием. На какую-то показуху — купить один сложный прибор, чтобы говорить: и у нас такое есть! — средства находятся. А на устройство, которое реально может помочь сотням тысяч, денег нет…
