Материальные носители информации и их развитие

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: создание, хранение, преобразование и обмен информацией. Но прежде чем принять привычную сейчас форму компьютер претерпел три революции.

Первая компьютерная революция  свершилась в конце 50-х 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 гг. 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 отверстиями¹⁵. Перфокарты были изобретены задолго до появления компьютера, с их помощью на ткацких станках получали очень сложные и красивые ткани, потому что они управляли работой механизма. Изменишь набор перфокарт, и рисунок ткани будет совсем другим – это зависит от расположения отверстий на карте. Применительно к компьютерам был использован тот же принцип, только вместо рисунка ткани отверстия задавали команды компьютеру или наборы данных. Такой способ хранения информации не лишен недостатков: очень низкая скорость доступа к информации; большой объем перфокарт для хранения небольшого количества информации; низкая надежность хранения информации; к тому же, от перфоратора постоянно летели маленькие кружочки картона, которые попадали на руки, в карманы, застревали в волосах и уборщицы были страшно недовольны. Перфокартами люди были вынуждены пользоваться не потому, что этот способ как-то особенно нравился им, или он имел какие-то неоспоримые достоинства. Вовсе нет, он вообще не имел достоинств, просто в то время ничего другого еще не было, выбирать было не из чего.
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. Это объясняется тем, что на небольшой кассете помещается довольно большой объем информации, она может храниться продолжительное время и скорость доступа к ней гораздо выше, чем у устройства чтения перфокарт. С другой стороны, стример пригоден только для накопления, хранения больших массивов информации, резервирования данных. Обрабатывать информацию с помощью стриммера практически невозможно: стример - устройство последовательного доступа к данным¹⁶. Чтобы получить 5-й файл мы должны промотать четыре. А если нужен 5634-й?
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 конверт¹⁷. В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5’25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3’5 дюйма уже 1,44 Мбайт. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса, оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод – устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легкодоступны. К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет.
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 в самом разгаре процесс их вытеснения.
6. Флэш-память (англ. Flash-Memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти¹⁸. Благодаря своей компактности, дешевизне и низкой потребности в электроэнергии, флэш-память широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах — цифровых фото- и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах. Она не содержит подвижных частей, так что в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна. Основное слабое место флэш-памяти — количество циклов перезаписи. Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или компакт-диск. Флеш-память наиболее известна применением в USB флэш-носителях (англ. USB flash-drive). Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам, USB флэш-носители уже практически вытеснили с рынка компакт-диски .

§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. Например, в настоящее время известно около 400 видов грибов и насекомых, обнаруженных на документах и книгах, способных поражать бумагу, кальку, ткани, дерево, кожу, металл, кино- фотоплёнку 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 и др. Скажем, 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.д. В процессе документирования наблюдалось стремление использовать качественные, стойкие краски и 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.д.) привели к безвозвратной утрате большинства текстовых документов далёкого прошлого.

Однако, решая проблему долговечности, человек сразу же вынужден был  заниматься и другой проблемой, заключавшейся  в том, что долговечные носители информации были, как правило, и более  дорогостоящими. Так, книги на пергаменте нередко приравнивались по цене к  каменному дому или даже к целому поместью. Они даже вносились в завещание, наряду с другим имуществом, а в библиотеках приковывались цепями к стене. Поэтому постоянно приходилось искать оптимальное соотношение между долговечностью материального носителя информации и его стоимостью. Эта проблема и по сей день остаётся весьма важной и актуальной.

Наиболее распространённый в настоящее время материальный носитель документированной информации - бумага - обладает относительной дешевизной, доступностью, удовлетворяет необходимым  требованиям по своему качеству и  т.д. Однако не стоит забывать, что бумага является горючим материалом, боится излишней влажности, плесени, солнечных лучей, нуждается в определённых санитарно-биологических условиях. Использование недостаточно качественных чернил, краски приводят к постепенному угасанию текста на бумаге. По мнению специалистов, в середине 19 века наступил первый кризисный период в истории бумажного документа. Он был связан с переходом к изготовлению бумаги из древесины, с использованием синтетических красителей, с широким распространением машинописи и средств копирования. В результате долговечность бумажного документа сократилась с тысяч до двухсот-трёхсот лет. Особенно недолговечны документы, изготовленные на бумаге низких по качеству видов и сортов (газетной и т.п.).

В конце 20 века с развитием компьютерных технологий и использованием принтеров для вывода информации на бумажный носитель, вновь возникла проблема долговечности бумажных документов. Дело в том, что многие современные распечатки текстов на принтерах водорастворимы и выцветают. Более долговечные краски, в частности, для струйных принтеров, естественно, являются и более дорогими, а значит - менее доступными для массового потребителя. Использование в России "пиратских" перезаряженных картриджей только усугубляет ситуацию.

Материальные носители документированной  информации требуют, таким образом, соответствующих условий для  их хранения. Однако это далеко не всегда соблюдалось и соблюдается. В  результате из ведомственных архивов  на государственное хранение в нашей  стране документы поступают с  дефектами. В 1920-е годы количество дефектов достигало 10-20 %, с 1950-х годов стало  уменьшаться - от 5 до 1 %, в 1960-е - 1980-е годы было на уровне 0,3-0,5 % (хотя в абсолютных цифрах это составляло 1-2,5 млн. документов). В 1990-е годы хранение документов в ведомственных архивах вновь ухудшилось, как и в первые десятилетия существования советской власти. Всё это оборачивается значительными материальными потерями, поскольку в архивах и библиотеках приходится создавать и содержать дорогостоящие лаборатории, которые занимаются реставрацией бумажных носителей. Приходится также изготавливать архивные копии документов с угасающим текстом и т.п.

В Советском Союзе в  своё время была даже создана правительственная  программа, предусматривавшая разработку и выпуск отечественных долговечных  бумаг для документов, специальных  стабильных средств письма и копирования, а также ограничение с помощью  нормативов применения недолговечных  материалов для создания документов. В соответствии с этой программой, к 1990 годам были разработаны и стали выпускаться специальные долговечные бумаги для делопроизводства, рассчитанные на 850 и 1000 лет. Был также скорректирован состав отечественных средств письма. Однако дальнейшая реализация программы в современных российских условиях оказалась невозможна, вследствие радикальных социально-политических и экономических преобразований, а также в результате очень быстрой смены способов и средств документирования.

Проблема долговечности  и экономической эффективности  материальных носителей информации особенно остро встала с появлением аудиовизуальных и машиночитаемых документов, также подверженных старению и требующих особых условий хранения. Причём процесс старения таких документов является многосторонним и существенно  отличается от старения традиционных носителей информации.

Во-первых, аудиовизуальные  и машиночитаемые документы, равно  как и документы на традиционных носителях, подвержены физическому  старению, связанному со старением  материального носителя. Так, старение фотоматериалов проявляется в изменении  свойств их светочувствительности  и контрастности при хранении, в увеличении так называемой фотографической  вуали, повышении хрупкости плёнок. У цветных фотоматериалов происходит нарушение цветового баланса, т.е. выцветание, проявляющееся в виде искажения цветов и снижения их насыщенности. Особенно нестойкими были кино- фотодокументы на нитро-плёнке, являвшейся ещё и крайне горючим материалом. Очень быстро выцветали первые цветные кино- фотодокументы. Надо заметить, что вообще срок сохранности цветных кинодокументов в несколько раз меньше, чем чёрно-белых, вследствие нестойкости красителей цветного изображения. Вместе с тем, плёночный носитель является сравнительно долговечным материалом. Не случайно в архивной практике микрофильмы по-прежнему остаются важным способом хранения резервных копий наиболее ценных документов, поскольку могут храниться, по расчётам специалистов, не менее 500 лет.

Срок службы граммофонных пластинок определяется их механическим износом, зависит от интенсивности  использования, условий хранения. В  частности, пластмассовые диски (грампластинки) могут деформироваться при нагревании.

Для магнитных носителей  характерна высокая чувствительность к внешним электромагнитным воздействиям. Они также подвержены физическому  старению, изнашиванию поверхности  с нанесённым магнитным рабочим слоем (так называемое "осыпание"). Магнитная лента со временем растягивается, в результате чего искажается записанная на ней информация.

По сравнению с магнитными носителями оптические диски более  долговечны, поскольку срок их службы определяется не механическим износом, а химико-физической стабильностью  среды, в которой они находятся. Оптические диски нуждаются в  хранении также в условиях стабильных комнатных температур и с относительной  влажностью в пределах, установленных  для магнитных лент. Для них  противопоказаны чрезмерная влажность, высокая температура и резкие её колебания, загрязнённый воздух. Разумеется, оптические диски следует оберегать  и от механических повреждений. При  этом надо иметь в виду, что наиболее уязвимой является "нерабочая" окрашенная сторона диска.

В отличие от традиционных текстовых и графических документов, аудиовизуальные и машиночитаемые документы подвержены техническому старению, связанному с уровнем развития оборудования для считывания информации. Быстрое развитие техники приводит к тому, что возникают проблемы и труднопреодолимые препятствия  для воспроизведения ранее записанной информации. Речь идет о пластинках, кинолентах и т.д., поскольку выпуск оборудования для их воспроизведения либо давно прекратился, либо действующее оборудование рассчитано на работу с материальными носителями, обладающими иными техническими характеристиками. Скажем, в настоящее время уже трудно найти компьютер для считывания информации с флоппи-дисков диаметром 5,25 дюйма, хотя минуло всего лишь пять лет с тех пор, как их вытеснили 3,5-дюймовые дискеты.

Наконец, имеет место логическое старение, которое связано с содержанием  информации, программным обеспечением и стандартами сохранности информации. Современные технологии цифрового  кодирования позволяют, по мнению учёных, сохранять информацию "практически  вечно". Однако для этого необходима периодическая перезапись, например, компакт-дисков - через 20-25 лет. Во-первых, это дорого. А, во-вторых, компьютерная техника развивается настолько быстро, что имеет место нестыковка аппаратуры старых и новых поколений. Например, когда американские архивисты однажды решили ознакомиться с данными переписи населения 1960 г., хранившимися на магнитных носителях, то выяснилось, что эту информацию можно было воспроизвести лишь с помощью двух компьютеров во всём мире. Один из них находился в США, а другой - в Японии.

Техническое и логическое старение приводит к тому, что значительная масса информации на электронных  носителях безвозвратно утрачивается. Чтобы не допустить этого, в Библиотеке Конгресса США, в частности, образовано специальное подразделение, где  в рабочем состоянии содержатся все устройства для чтения информации с устаревших электронных носителей.

В настоящее время продолжается интенсивный поиск информационно-ёмких и одновременно достаточно стабильных и экономичных носителей. Известно, например, об экспериментальной технологии Лос-Аламосской лаборатории (США), которая позволяет записывать ионным пучком кодированную информацию в 2 Гбайт (1 млн. машинописных страниц) на отрезке проволоки длиной всего лишь 2,5 см. При этом прогнозируемая долговечность носителя оценивается в 5 тыс. лет при очень высокой износостойкости. Для сравнения: чтобы записать информацию со всех бумажных носителей Архивного фонда Российской Федерации, потребовалось бы только 50 тыс. таких булавок, т.е. 1 ящик. На одной из научных конференций, состоявшейся также в США, был продемонстрирован изготовленный из никеля "вечный диск" - Rosetta. Он позволяет сохранять в аналоговом виде до 350000 страниц текста и рисунков в течение нескольких тысяч лет.

¹ ГОСТ Р 51141–98. Делопроизводство и архивное дело. Термины и определения. М.: Госстандарт России, 1998.

¹ Документы на небумажной основе :  [сайт]. – URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Искусственныедокументы (дата обращения: 22.05.2012)

¹ Вампум :  [сайт]. – URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Вампум (дата обращения: 22.05.2012)

⁴ Кипу :  [сайт]. – URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Кипу (дата обращения: 22.05.2012)

⁵ Папирус :  [сайт]. – URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Папирус (дата обращения: 22.05.2012)

⁶ Стилус :  [сайт]. – URL : http://ru.wikipedia.org/wiki/Стилус (дата обращения: 22.05.2012)