Материальные носители информации и их развитие

2. МАТЕРИАЛЬНЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

2.1 Механические носители информации

С появлением новых технических  возможностей, технологий и материалов в конце 19 - начале 20 века стали создаваться  документы на принципиально новых носителях. Это кинофильмы, диафильмы, диапозитивы, грампластинки, фотодокументы. Содержащуюся в них информацию стали воспроизводить с помощью различных технических средств. Все эти документы называются кинофотодокументами.

К фотодокументам относят диапозитивы (слайды) и фотографии. Фотография - это светозапись, снимок, полученный фотографическим способом на светочувствительной пластине, плёнке или бумаге. Диапозитив - позитивное фотографическое или рисованное изображение на прозрачном материале (плёнке или стекле). Диапозитив проецируют на экран с помощью диапроектора или диаскопа. Изображения на фотодокументах являются статичными.

В истории науки ещё  никогда не было так, чтобы великое  открытие или новый технический метод зарождались на пустом месте. Этому событию всегда предшествуют вековые наблюдения и многолетняя работа учёных. Благодаря значительным открытиям в области физики, химии, оптики и механики удалось разработать фотографический метод практического получения изображений на солях серебра. Фотографический метод возник в начале 19 века.Фотография - область науки, техники и искусства, использующая и изучающая методы получения на светочувствительных материалах изображений (фотоснимков) объектов и способы регистрации оптического и других излучений. Практическое развитие фотография получила с середины 19 века. В основе её лежит использование специальных материалов, в светочувствительном слое которых в результате действия излучения (например, оптического, рентгеновского) и последующей химико-фотографической обработки, происходят фотохимические реакции. Обычно фотографические материалы используются в сочетании с тем или иным оптическим устройством: фотоаппаратом, фотоувеличителем, копировальным станком и т.д., создающим на светочувствительном слое оптическое изображение. Фотография может быть чёрно-белой или цветной, на различных основах - гибкой полимерной (фотоплёнка), жёсткой (металл, стекло, пластмасса) и бумажной (фотобумага), статической (собственно фотография) и динамической (кинематография).

К кинодокументам относят  диафильмы (немые тематически подобранные  кадры на рулонной киноплёнке), кинофильмы (динамичные фотоизображения на киноплёнке) и видеофильмы (динамичные изображения  на магнитной плёнке или оптическом диске).

Значение кинематографа  в становлении современной цивилизации  невозможно переоценить. В процессе бурного развития фотографии на основе галогенидов серебра появились  неограниченные возможности получения  изображения последовательных фаз движения. Кинематограф появился в результате сочетания хронофотографии (дающей серию моментальных снимков последовательных фаз движения) на светочувствительной плёнке, проекции изображений на экран и прерывистого передвижения пленки, как при киносъёмке, так и при проецировании.

Т.Эдисон изобрёл гибкую перфорированную фотоплёнку и простейший грейферный механизм для прерывистого её передвижения, а затем и прибор для индивидуального просмотра  движущегося изображения - кинетоскоп. Но, к досаде Эдисона, проецировать движущееся изображение для коллективного просмотра додумались братья Люмьер. 28 декабря 1895 года в маленьком парижском кафе начались коммерческие демонстрации коротких фильмов: "Прибытие поезда", "Политый поливальщик" и "Завтрак ребёнка". Аттракцион имел колоссальный успех.

Естественно, за прошедшее  время (с перерывом на две мировые  войны) бурное развитие кинематографа  и химико-фотографической промышленности продолжалось, и, хотя принципиальные технические решения остались прежними, они были значительно усовершенствованы. Так, на смену горючей гибкой подложке на базе целлулоида пришла подложка на базе негорючей ацетилированной целлюлозы, а затем - полиэтиленрефталатная (лавсановая). Фотоэмульсии стали более светочувствительными и мелкозернистыми. Появилась оптическая система записи звука. Были изготовлены цветные киноплёнки.

Само понятие "киноплёнка" означает фотоматериал, предназначенный  для съёмки кинофильмов и изготовленный  в виде ленты с перфорацией  по краям. По сравнению с фотоплёнкой, кинолента обычно состоит из большего количества слоёв. На подложку наносится подслой, который служит для закрепления светочувствительного слоя (или нескольких слоёв) на основе. Кроме того, киноплёнка обычно имеет противоореольный, противоскручивающий, а также защитный слой. Чёрно-белые плёнки существенно проще, обычно они состоят из трёх-пяти элементарных слоёв, и изображение на низ образуется из мелкодисперсного серебра. Обработка таких плёнок состоит всего из двух стадий: проявление и фиксирование, а также промежуточной и окончательной промывки. В группе чёрно-белых плёнок отдельно стоит звукотехническая киноплёнка, предназначенная для получения негатива аналоговой и цифровой фонограммы. В современной цветной киноплёнке реализованы сложнейшие квантово-механические процессы на стадии образования скрытого изображения. Количество элементарных слоёв в цветной плёнке может достигать 16 при общей её толщине менее 20 микрон. Обработка цветных киноплёнок предусматривает дополнительную стадию отбеливания проявленного мелкодисперсного серебра. В процессе обработки чёрно-белое изображение исчезает и на киноплёнке остаются только красители.

Фонодокументы - это то же, что аудиодокументы. К фонодокументам относят фонограммы. Фонограмма - документ с записью звуков (речи или музыки). Материальным носителем фонограммы может быть граммофонный (шеллачный) или виниловый диск, магнитная лента, кассета с магнитной видеофонограммой, оптический диск. Грампластинка - это пластмассовый штампованный или литой диск, запись на который производится с помощью прорезания канавок определенной глубины и профиля, которые соответствуют колебаниям звуковых частот. Грампластинка использовалась в качестве носителя различных звуковых данных с конца IX века - на неё записывали различные музыкальные мелодии, речь человека, песни. Сама технология записи на пластинки была довольно простой. При помощи специального аппарата в специальном мягком материале, виниле, делались засечки, ямки, полоски. И из этого получалась пластинка, которую можно было прослушать при помощи специального аппарата - патефона или граммофона. Аппарат состоял из: механизма, вращающего пластинку вокруг своей оси, иглы и трубки .Приводился в действие механизм, вращающий пластинку, и ставилась игла на пластинку. Игла плавно плыла по канавкам, прорубленным в пластинке, издавая при этом различные звуки - в зависимости от глубины канавки, её ширины, наклона и.т.д., используя явление резонанса. А после труба, находившаяся около самой иголки, усиливала звук, "высекаемый" иголкой.

Грампластинка - самый старый вид аудиодокумента, однако именно грампластинки со старыми записями пользуются огромным спросом у меломанов. И, несмотря на широкое использование аудио CD -дисков, стоимость пластинки может в десятки раз превышать стоимость записей на новых аудионосителях.

2.2 Электронные носители  информации

Технология записи информации на магнитные носители появилась  сравнительно недавно - примерно в середине 20-го века (40-ые - 50-ые годы). Но уже несколько  десятилетий спустя - в 60-ые - 70-ые годы - это технология стала очень распространённой во всём мире.

Магнитная лента состоит  из полоски плотного вещества, на которую  напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой "запоминается" информация. Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки - при помощи магнитной индукционной катушки вместо специального аппарата на головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом. А при воспроизведении записи наблюдается процесс обратный записи: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические сигналы, которые после усиления поступают дальше в динамик.

Сейчас в мире присутствует множество различных типов магнитных  носителей: дискеты для компьютеров, аудио- и видеокассеты, бобинные ленты и.т.д. Но постепенно открываются новые законы физики, и вместе с ними - новые возможности записи информации. Всего пару десятков лет назад появилось множество носителей информации, базирующихся на новой технологии - считывания информации при помощи линз и лазерного луча.

Развитие материальных носителей документированной информации в целом идёт по пути непрерывного поиска объектов с высокой долговечностью, большой информационной ёмкостью при минимальных физических размерах носителя. Начиная с 1980-х годов, всё более широкое распространение получают оптические (лазерные) диски. Это пластиковые или алюминиевые диски, предназначенные для записи и воспроизведения информации при помощи лазерного луча.

По технологии применения оптические, магнитооптические и  цифровые компакт-диски делятся  на 3 основных класса:

1. Диски, допускающие  однократную запись и многократное  воспроизведение сигналов без  возможности их стирания (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - один раз записал, много раз считал). Используются в электронных архивах и банках данных, во внешних накопителях ЭВМ.

2. Реверсивные оптические  диски, позволяющие многократно  записывать, воспроизводить и стирать  сигналы (CD-RW, CD-E). Это наиболее  универсальные диски, способные заменить магнитные носители практически во всех областях применения.

3. Цифровые универсальные  видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт).

Название оптических дисков определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на зеркальной поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и отражающих участков. При считывании информации зеркальные островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0). Этот принцип позволяет достичь высокой плотности записи информации, а следовательно и большой емкости при минимальных размерах. Компакт-диск является идеальным средством хранения информации - дешев до смешного, практически не подвержен каким-либо влияниям среды, информация, записанная на нем не исказится и не сотрется, пока диск не будет уничтожен физически, имеет ёмкость 700 Мбайт.

Магнитооптический диск - носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей. Диск изготовлен с использованием ферромагнетиков. Магнитооптические диски при всех своих достоинствах имеют серьёзные недостатки : относительно низкую скорость записи, вызванную необходимостью перед записью стирать содержимое диска, а после записи--проверкой на чтение; высокое энергопотребление - для разогрева поверхности требуются лазеры значительной мощности, а следовательно и высокого энергопотребления. Это затрудняет использование пишущих МО приводов в мобильных устройствах.

Работа с информацией  в наше время не мыслима без  компьютера, так как он изначально создавался как средство обработки  информации и только теперь он стал выполнять множество других функций: хранение, преобразование, создание и обмен информацией. Но прежде чем принять привычную сейчас форму компьютер претерпел три революции.

Первая компьютерная революция свершилась в конце 50х годов; ее суть можно описать двумя словами: компьютеры появились.

Изобретены они были не менее чем за десять лет до этого, но именно в то время начали выпускаться серийные машины, эти  машины перестали быть объектом исследований для ученых и диковинкой для всех остальных. Через полтора десятилетия после этого ни одна крупная организация не могла себе позволить обходиться без вычислительного центра. Если тогда заходила речь о компьютере, сразу же представлялись заполненные стойками машинные залы, в которых напряженно думают люди в белых халатах. И тут свершилась вторая революция. Практически одновременно несколько фирм обнаружили, что развитие техники достигло такого уровня, когда вокруг компьютера не обязательно воздвигать вычислительный центр, а сам он стал небольшим. Это были первые мини-ЭВМ. Но прошло еще десять с небольшим лет, и наступила третья революция - в конце 70-х возникли персональные компьютеры. За короткое время, пройдя путь от настольного калькулятора до полноценной небольшой машины, ПК заняли свои места на рабочих столах индивидуальных пользователей.

В тот самый момент, когда первый компьютер впервые  обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где  и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных?

Прежде всего, должно быть устройство, с помощью которого компьютер будет запоминать информацию, затем требуется носитель информации, на котором ее можно будет переносить с места на место, причем другой компьютер должен также легко прочитать эту информацию. Рассмотрим некоторые из этих устройств.

1. Устройство чтения  перфокарт: предназначено для  хранения программ и наборов  данных с помощью перфокарт  - картонных карточек с пробитыми  в определенной последовательности  отверстиями. 

2. Накопитель на магнитной ленте (стример): основан на использовании устройства магнитофонного типа, и кассет с магнитной пленкой. Этот способ накопления информации известен давно и успешно применяется и сегодня.

3. Накопитель на гибких  магнитных дисках (НГМД - дисковод). Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски - дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета - это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в картонный конверт.

4. Накопитель на жестком  магнитном диске (НЖМД - винчестер): является логическим продолжением развития технологии магнитного хранения информации. Имеют очень важные достоинства: - чрезвычайно большая емкость; - простота и надежность использования; - возможность обращаться к тысячам файлов одновременно; - высокая скорость доступа к данным.

5. Уже рассмотренные  нами CD и DVD-диски.

Но так как потоки информации только увеличиваются, то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления.

Мы уже рассматривали выше хранение данных на CD и DVD-дисках. Несмотря на их удобство , в связи с необходимостью использования максимально большого объема информации, уже начинается процесс их вытеснения. В ближайшие годы в таких устройствах персональной вычислительной техники, как компьютер, флэш-память будет грозным соперником жёстких дисков.

6. Флеш-память (англ. Flash-Memory) -- разновидность твердотельной полупроводниковой  энергонезависимой перезаписываемой  памяти.

2.3 Влияние типа носителя  на долговечность и стоимость документа

Передача документированной  информации во времени и пространстве непосредственно связана с физическими  характеристиками её материального  носителя. Документы, будучи массовым общественным продуктом, отличаются сравнительно низкой долговечностью. Во время своего функционирования в оперативной среде и особенно при хранении они подвергаются многочисленным негативным воздействиям, вследствие перепадов температуры, влажности, под влиянием света, биологических процессов и т.д. К примеру, в настоящее время известно около 400 видов грибов и насекомых, обнаруженных на документах и книгах, способных поражать бумагу, кальку, ткани, дерево, кожу, металл, кинофотоплёнку и другие материалы. Поэтому не случайно проблема долговечности материальных носителей информации во все времена привлекала внимание участников процесса документирования. Уже в древности наблюдается стремление зафиксировать наиболее важную информацию на таких сравнительно долговечных материалах, как камень, металл. К примеру, законы вавилонского царя Хаммурапи были высечены на каменном столбе. И в наши дни эти материалы используются для длительного сохранения информации, в частности, в мемориальных комплексах, на местах захоронений и т.п. В процессе документирования наблюдалось стремление использовать качественные, стойкие краски, чернила. В значительной степени благодаря этому до нас дошли многие важные текстовые исторические памятники, документы прошлого. И, напротив, использование недолговечных материальных носителей (пальмовые листья, деревянные дощечки, берёста и т.п.) привели к безвозвратной утрате большинства текстовых документов далёкого прошлого.