мы действительно не знаем

Недавнее развитие нашей нынешней цифровой среды (коммерческое использование Интернета восходит примерно к 1980 году, что также совпадает с приблизительным началом домашних компьютеров) означает, что у нас действительно не было возможности проверить их долгосрочную жизнеспособность ( по сути, мы не можем даже тестировать стандарты и методы хранения цифровых данных более 35 лет, потому что они просто не существовали дольше).

Но в настоящее время ожидается, что все стандартные механизмы хранения, которые мы используем сегодня, останутся жизнеспособными только от нескольких лет до нескольких десятилетий (включая так называемые архивные носители, такие как оптические диски и ленты с данными).

До сих пор мы никогда не сталкивались с необходимостью чрезвычайно длительного архивирования данных, поэтому никто никогда не удосужился разработать систему, которая работала бы в такой ситуации. Если бы ученые и инженеры в вашей истории были предупреждены за несколько лет, они, вероятно, смогли бы разработать что-то, что работало бы.

Я не знаю, как это будет выглядеть, но, основываясь на опыте использования различных методов, могу предположить.

Но, может быть, мы можем догадаться

Первоначально F-15 был построен с «примитивной» памятью на магнитных сердечниках . Этот тип памяти энергонезависим и очень устойчив к ЭМИ и другим вещам (например, космическим лучам), которые могут повредить данные, хранящиеся в современной памяти. Однако он намного медленнее и громоздче, чем современная память.

Долговечность памяти магнитного сердечника

Базовая память является энергонезависимой памятью — она может хранить свое содержимое неограниченное время без питания. Он также относительно не подвержен влиянию ЭМИ и радиации. Это были важные преимущества для некоторых приложений, таких как промышленные программируемые контроллеры первого поколения, военные установки и транспортные средства, такие как истребители, а также космические корабли, и привели к тому, что ядро ​​​​использовалось в течение ряда лет после появления полупроводниковой МОП-памяти (см. Также MOSFET) . Например, бортовые компьютеры космического корабля "Шаттл" изначально использовали основную память, которая сохраняла содержимое памяти даже после распада "Челленджера" и последующего погружения в море в 1986 году .

ПОЧТА

Отметить неисправные компоненты/использовать исправные

Поскольку я ожидаю, что многие части компьютера устарели настолько, что станут непригодными для использования, система в целом, вероятно, обеспечит массивную избыточность для каждого критического компонента. Когда операции POST обнаруживают неисправные компоненты, он автоматически переключается на тестирование следующего избыточного компонента в строках. Поскольку операции POST, вероятно, будут довольно элементарными, система в целом, вероятно, пометит «сбойный» компонент для повторной оценки полной ОС после завершения цикла загрузки. Более тщательное сопоставление основных компонентов (например, ЦП может показать, что отказали только определенные части чипа, а в остальном ЦП исправен). ОС будет использовать эту карту своих избыточных компонентов, чтобы гарантировать, что она может продолжать работать, пока остается в рабочем состоянии полный набор основных функций.

После цикла загрузки

Эта компьютерная система, вероятно, будет использовать банк относительно современных микросхем памяти для реальных операций после первоначальной загрузки. Первоначальные операции POST должны были сначала определить, какие банки современной памяти все еще жизнеспособны, а затем (как и в случае с ЦП) более сложная утилита в ОС выполняла бы более тщательное отображение памяти, чтобы увидеть, сколько из них оставалось пригодным для использования.

Восстановление данных

После того, как базовая ОС и программы самопроверки начали работать, компьютер начал активировать свои многочисленные RAID (избыточные массивы независимых дисков), подобные системам хранения данных. «Диски» в системе будут специальными накопителями памяти низкой плотности (и, вероятно, твердотельными). Система RAID будет проверять состояние битов на нескольких дисках и медленно восстанавливать любые данные о повреждениях в системах хранения.

Медленная и надежная (черепаха) производительность

В вашем сценарии основной целью оборудования будет надежность и избыточность данных, поэтому массивы хранения для ваших данных будут довольно большими и, вероятно, не такими быстрыми. Для повседневных операций может быть предоставлен набор быстрых «рабочих» жестких дисков.

Время, необходимое системам, подобным RAID, для проверки данных и/или восстановления поврежденных разделов, может быть довольно длительным (дни, недели или значительно дольше — в зависимости от скорости устройств и объема данных, которые мы обсуждаем). . С драматической точки зрения это могло бы позволить автору совершать различные раскрытия в ходе книги, поскольку различные разделы хранилища данных помечаются как «готовые к использованию», загружаются в более быстрые системы и становятся доступными для персонажей в история.

Если бы реконструкция данных была несовершенной, это могло бы позволить компьютеру также предоставить ложную информацию...

Все хорошее заканчивается

Все оборудование в конечном итоге выходит из строя.

Это означает, что даже если ваш компьютер отлично загружался при подаче питания, отказали механические жесткие диски, отказали твердотельные накопители, отказала память и т. д. Ваш компьютер, переживший века, в конечном итоге изнашивается и перестает работать. Он должен как можно скорее сообщить об этом наследникам системы.

И еще одно

Ричард Фейнман спонсировал несколько призов группам, которые могли записывать данные ( «Внизу достаточно места» , в обычной аналоговой форме, с максимальной плотностью. Например, попытка напечатать Британскую энциклопедию на булавочной головке. вам нужно будет прочитать данные, это действительно хороший микроскоп.Срок хранения такого рода данных потенциально НАМНОГО выше, чем у данных, хранящихся в цифровом виде, и вам не придется беспокоиться о совместимости компьютеров и изменениях в стандартах кодирования как условии получение данных!

«На дне много места» — лекция, прочитанная физиком Ричардом Фейнманом на заседании Американского физического общества в Калифорнийском технологическом институте 29 декабря 1959 года. Фейнман рассматривал возможность прямого манипулирования отдельными атомами как более мощную форму синтетической химии. чем те, что использовались в то время. Разговор остался незамеченным и не вдохновил на концептуальные начинания области. В 1990-х годах он был вновь открыт и обнародован как знаменательное событие в этой области, вероятно, для того, чтобы повысить репутацию истории нанотехнологий с помощью репутации Фейнмана.

...

На встрече Фейнман завершил свое выступление двумя задачами и предложил приз в размере 1000 долларов тем, кто первым решит каждую из них. Первая задача заключалась в создании крошечного двигателя, который, к удивлению Фейнмана, был выполнен к ноябрю 1960 года Уильямом Маклелланом, дотошным мастером, с использованием обычных инструментов. Мотор соответствовал условиям, но не продвигал искусство. Вторая задача заключалась в возможности уменьшить буквы настолько, чтобы можно было уместить всю Британскую энциклопедию на булавочной головке, путем записи информации со страницы книги на поверхность, на 1/25 000 меньшую в линейном масштабе. В 1985 году Том Ньюман, аспирант Стэнфорда, успешно уменьшил первый абзац «Повести о двух городах» на 1/25 000 и получил вторую премию Фейнмана.

Я немного удивлен, что никто не упомянул о накопителе из кварцевого стекла, о котором говорили последние пару лет, я не мог найти, получилось ли что-нибудь из этого, но есть несколько статей об этом здесь , здесь и здесь .

Как отметил последний, это звучит как что-то из Супермена или каких-то других научно-фантастических шоу/фильмов, но в этом есть смысл. Я имею в виду, что у нас есть технология для гравировки кристаллов с рисунками и трехмерными «скульптурами» внутри них, поэтому кажется вполне разумным думать, что мы могли бы сделать это и заставить компьютер считать это как информацию. Продолжительность времени, в течение которого они могут существовать, сильно различается, но я уверен, что миллионы лет — это значительно больше, чем вам нужно.

Вы можете проверить http://longnow.org/essays/writing-wind/ , чтобы узнать о проблемах с получением архивов в течение длительного периода времени.

Чтобы цифровой артефакт всегда был доступен, запишите его текущую версию на физически постоянный носитель, например, на кремниевые диски, микрогравированные Norsam Technologies в Нью-Мексико, а затем позвольте пользователям, роботам или людям, перенести артефакт из поколения в поколение. и платформы, время от времени делая паузы, чтобы записать новое воплощение на диск Norsam. Один путь медленный, периодический и консервативный; другой, быстрый, постоянный и адаптивный. Когда цепочка использования в конечном итоге прерывается, до этого момента она оставляет постоянную запись о цепочке, поэтому артефакт можно оживить, чтобы начать цепочку заново.

Предполагается, что диск Norsam прослужит как минимум 1000 лет (цит.: https://en.wikipedia.org/wiki/HD-Rosetta ). Если вы ищете компьютерную систему, вам нужна самозагружаемая система, в которой она могла бы строить сама себя.

Я думаю, что компьютерные компоненты должны распадаться с периодом полураспада, как радиоактивные материалы. Если предположить, что период полураспада составляет 5 лет, то через 400 лет у вас останется... не так много исходных компонентов. Наличие безопасного местоположения и режим глубокого сна должно значительно помочь. Я думаю, вы могли бы реально ожидать, что система все еще будет иметь от одной миллиардной до одной триллионной своей первоначальной емкости.

Так что я не думаю, что мы можем предположить какие-либо существующие или планируемые технологии для покрытия этого. Но вы говорите, что это произойдет через сто лет. Возможно, они разработали такую ​​технологию. Конечно, они бы это сделали, если бы ожидали, что конец близок.

Самое простое научное решение (лучшее, что может быть предложено для категории «компьютеры через век») состоит в том, чтобы вычислительные системы имели возможность самовосстановления. Если бы система также имела высокий уровень резервирования и надежное энергоснабжение, оба из которых являются разумными возможностями, она могла бы просуществовать в течение длительного времени. У него по-прежнему будет гораздо меньше возможностей, чем раньше, но общение с некоторыми исследователями на самом деле не должно требовать такой большой части мощности для выживания, если система изначально была разработана для поддержки передовых исследований.

К сожалению, единственный способ построить самовосстанавливающийся компьютер с массивной избыточностью, который мы можем в настоящее время теоретизировать, — это биомимикрия. То есть создать искусственный организм, поддерживающий очень большой мозг по образцу человеческого мозга. Вероятно, это было бы больше похоже на целую колонию взаимосвязанных мозгов. Возможно, подвешен в контейнере с питательной жидкостью вместе со всей искусственной экосистемой. Думаю, это будет что-то вроде большого аквариума с «мозговым кораллом».

Радиотермальная или геотермальная энергия может поддерживать экосистему в течение нескольких столетий, несмотря на то, что происходит на поверхности. И вы могли бы оправдать это желанием не иметь энергетического следа, который можно использовать для обнаружения лаборатории на поверхности.

Обратите внимание, что при постоянном источнике питания и непрерывной деятельности, необходимой для самовосстановления и обновления памяти, компьютер был бы в сознании все 400 лет. Посетители могут перепутать его после такого длительного времени и испытать сильный культурный шок. Итак, полная способность, но трудности в общении? Исследователям может показаться, что он страдает от психических проблем и общих странностей.

Возможно, будут созданы долгоживущие компьютеры для использования в космических зондах. Подобно тому, как Галилео годами работал в пути, а затем попал в жесткую радиационную среду вблизи Юпитера, межзвездный зонд должен был быть построен на века.

Даже если он рассчитан только на (скажем) 50 лет, если его оставить в спокойной обстановке, а не в космическом излучении, он может прослужить намного дольше.

Таким образом, вполне возможно, что такой компьютер будет построен и доступен для использования в такой лаборатории.

Легко (в основном)

Если мы строим только для этой цели, а не для максимизации экономической эффективности, скорости, размера или любого из «нормальных» критериев.

Вместо того, чтобы делать каждый полупроводниковый переход шириной в несколько десятков атомов, сделайте их размером в 100 000 атомов. Представьте себе микропроцессоры, созданные с использованием современных технологий, но с масштабом миниатюризации 1970-х годов.
Поскольку каждый транзистор в 1000^3 = 1 миллиард раз больше, скорость вашего компьютера будет в 1/1000 меньше. И ЧТО! Он также будет в 1 миллиард раз более устойчивым к повреждениям, вызванным радиоактивными явлениями, деформацией кристаллов и окислительными факторами.

Соберите жесткий диск с ошеломляющими огромными мощными двигателями. С физически отдельными магнитными доменами, а не крошечными отклонениями в гладкой магнитной плоскости, как это обычно бывает у нас. Встроенный драйвер с RAID-плейд. (Это зеркальное отображение рейда доведено до смехотворного уровня).

Создайте каждое устройство, каждый канал данных с четырехкратной или более высокой избыточностью.

Избавьтесь от всех компонентов, срок службы которых ограничен тысячелетием. Это особенно означает, что нужно избавиться от всех электролитических конденсаторов. Да, это очень неудобно, и вызовет у инженеров истерику. Но это может быть сделано.

Обратите внимание на то, из каких материалов вы его строите. Например, НЕ используйте соединения из алюминия и золота. Потому что со временем они гниют . Если на то пошло, ни в коем случае не используйте алюминий в его конструкции. Этот материал просто любит окисляться. То же самое для меди. И даже не думайте использовать сталь в качестве строительного материала, это бесполезно!

Все это мы можем сделать. Без труда.
Не дешево!
И, к счастью, получившийся компьютер будет МЕДЛЕННЫМ и будет потреблять гору энергии по сравнению с задачей, которую он выполняет. Но мы можем это сделать.

И пока он защищен от физических повреждений и огражден от экстремальных условий окружающей среды, он будет оставаться работоспособным в течение долгого, очень долгого времени.

Нерешенные проблемы . Я не уверен, что делать с дисплеем. И ЭЛТ-экраны, и ЖК-дисплеи не подходят для многовекового хранения, и их нелегко сделать таковыми. Можно ли сделать ЭЛТ без вакуума внутри, но с инертным газом? Я так не думаю. Я не могу себе представить, чтобы вакуумный компонент сохранял свой вакуум на протяжении столетий. Даже стекло толщиной в несколько сантиметров со временем пропускает воздух . Стекло пористое, знаете ли. немного
Возможно, вам даже придется вернуться к светящимся нитям накаливания в инертных газах для демонстрации?

Почти любой механический переключатель или реле через несколько столетий станет ненадежным. Возможно, если сделать из инертного материала, такого как золото, и хранить в нейтральном газе, чтобы предотвратить поверхностные отложения?

Одним из возможных решений проблемы разрушения данных может быть зеркальный массив устройств хранения данных (возможно, жестких дисков или флэш-памяти). Вам, вероятно, понадобится массив из четырех или восьми дисков (возможно, с некоторыми зеркальными дисками четности) для хранения данных на протяжении столетий, если не тысячелетий. Лучше всего подойдет флэш-память, так как она немагнитна и основным ограничением ее срока службы являются циклы чтения/записи.

Даже в случае значительного повреждения данных на всех дисках вы сможете восстановить большую часть, если не все данные. В этот момент вы имеете дело с физической поломкой устройства, а не с разрушением самих данных. Оптимальная среда с контролируемым климатом, вероятно, защитит сами устройства хранения данных в течение 400 лет.

Если вы ищете более долгосрочное хранилище и не беспокоитесь о стоимости или емкости, вы можете использовать перфокарты из сусального золота, которые прослужат практически бесконечно.

Сам компьютер, вероятно, не будет в отличной форме через 400 лет. Современная электроника просто не рассчитана на такой долгий срок службы — максимум несколько десятков лет. При тщательном рассмотрении и дизайне, а также в идеальной среде, вы, вероятно, сможете обойти эти проблемы. Герметичная среда с инертным газом может помочь в этом.

Попробуйте какой-нибудь деревянный компьютер, питающийся от механической энергии. На самом деле, компьютеры - это всего лишь какие-то очень быстрые счеты , И это состояние может длиться веками!

На самом деле, я думаю, что чисто механический компьютер возможен. Бесполезен из-за электричества, но может работать на топливе.

Чертеж, крупные детали, избыточность

Почему бы не разделить задачу на три более простых:

Во-первых, прототипирование простого компьютера, который можно обслуживать самым грубым способом. Ему потребуются только самые простые операции, такие как отображение необработанных текстовых файлов с помощью ряда больших 26-значных счетчиков алфавита (а не экранов, полагающихся в основном на аналоговые части, 36, если вы хотите и числа), и работа на большой клавиатуре. . Все в нем должно быть массивным, чтобы было легче собирать и заменять детали. Должно быть как можно больше аналоговых движущихся частей из обычных материалов и, по возможности, никаких электрических частей (как дифференциальный двигатель Чарльза Бэббиджа ).

Во-вторых, носитель информации, работающий с простым компьютером, созданный из материалов, рассчитанных на тысячи лет.

В-третьих, чертежи простого компьютера можно поместить вместе с носителем информации и выгравировать на каком-нибудь материале, способном прослужить сотни лет ( вероятно, подойдет минерал или устойчивый к коррозии металл, учитывая надгробные плиты). Материалы для изготовления компьютера будут состоять из компонентов, которые также могут прослужить много лет без коррозии, так что любой, кто найдет чертежи, сможет снова собрать их в простой компьютер.

Деактивированный работающий компьютер также может быть размещен в комнате, созданной по тому же чертежу. Таким образом, если он сломается, у находящего не только будут чертежи, но также будет возможность обслуживать, ремонтировать и создавать указанный компьютер, чтобы получить доступ к носителям информации, которые прослужат долго-долго. Это позволит использовать ваш компьютер до тех пор, пока может служить носитель информации, поскольку мы не полагаемся на то, что компьютер будет функционировать сразу после бесчисленных лет, а только на то, что он достаточно надежен, чтобы его можно было легко отремонтировать после бесчисленных лет.

Кто знает, если его найдут достаточно долго спустя, невероятный размер компьютера и его всезнающая природа заставят нашедших поклоняться ему как божеству!

Один подход, который еще не упоминался, заключается в том, что компьютеры могут восстанавливать себя. Именно так данные ДНК сохраняются миллионы лет. ДНК содержится в организмах, которые размножаются, заменяя любые умирающие. Точно так же компьютер, оснащенный подходящим 3D-принтером и роботизированными придатками, может заменить любую неисправную часть самого себя. Это пока невозможно сделать в реальной жизни, потому что некоторые компоненты, особенно чипы, еще не могут быть напечатаны на 3D-принтере в том размере, в котором они сделаны. Но нет никаких принципиальных причин, по которым это нельзя было бы сделать. Чипы изготавливаются на машинах для их изготовления, и ваш компьютер может быть оборудован несколькими из них.

У меня двоякое мнение по этому поводу. Либо вы переходите на твердотельный накопитель с флэш-накопителями и как можно меньшим количеством движущихся частей, либо вы выбираете стимпанк и имеете полностью механический компьютер, похожий на разностную машину Бэббиджа . Уровень технологий, необходимых для его поддержания, очень низок.

Вы даже можете иметь орден монахов, которые поддерживают его на протяжении веков, не зная, что он на самом деле делает.

В настоящее время разрабатываются и тестируются новые технологии, например, 5-мерный компьютерный «кристалл памяти», который, по мнению ученых, представляет собой закодированную с помощью лазеров информацию, обладающую термической стабильностью до 1000°C и практически неограниченным сроком годности.

Ниже есть пара ссылок с новостями об этом.

Как это

И это

Вот мое описание технологии, она создавалась специально для вычислительных систем, которым требовалась прежде всего долговечность.

Палантир (не сферический, а кубический). При первом взгляде на него невольно думаешь, что разработчики этого устройства были явно большими поклонниками Толкина, о чем можно судить уже по названию самого устройства. Представьте себе кусок твердого алмаза со стороной ровно двадцать пять сантиметров. А это компьютер. Однокристальный компьютер — это моноблок в самом прямом смысле этого слова. Любая из шести граней может служить монитором, контактной клавиатурой, сканером и солнечной батареей. Все схемы компьютера, блок питания, запоминающее устройство — все встроено прямо в кристалл, почти все из различных форм углерода, с небольшими добавками других веществ. Нет движущихся частей. Полостей нет. Каждый модуль дублируется трижды. Фуллереновые вставки позволяют выдерживать довольно сильные удары, так что если обычный бриллиант можно разбить молотком, то этот ад. И ко всему прочему, это дерьмо еще и способно к саморемонту-выращиванию новых транзисторов и ячеек памяти взамен поврежденных трением и износом, а также ультрафиолетовыми лучами и другими видами ионизирующего излучения.

Процесс создания ячеек памяти можно описать так: под действием очень коротких лазерных импульсов в стекле создается необходимая многослойная самоорганизующаяся наноструктура. Такие импульсы называются фемтосекундами, а их длительность равна одной квадриллионной (одной миллионной от одной миллиардной) секунды.

Информация записывается с помощью трех слоев вокселей (пикселей объема), расположенных на расстоянии 5 микрометров (одна миллионная метра) друг от друга. Эти точки изменяют поляризацию света, проходящего через диск, что позволяет считывать состояние структуры с помощью микроскопа и поляризатора — аналогичного тому, что используется в солнцезащитных очках Polaroid.

Разработчики называют эту технологию 5D-памятью, потому что каждая единица информации (бит) имеет пять различных характеристик. Сюда входят три пространственные координаты точек наноструктуры, а также размер и ориентация — всего пять возможных параметров. Благодаря этому новая технология обеспечивает огромную плотность записи информации по сравнению с обычными CD-ROM, работающими по технологии 2D-памяти. Эта методика позволяет добиться огромной плотности записи: на диск из кварцевого стекла диаметром в несколько сантиметров можно записать 360 терабайт данных. На минуту, чтобы записать такой объем информации, понадобилось бы около семи тысяч современных 50-гигабайтных двухслойных дисков Blu-Ray. Поскольку в качестве материала используется стекло, данные могут храниться при температурах до 1000°C.

Так что этот «куб» — самый прочный компьютер и хранилище данных из когда-либо созданных.

Единственная проблема в том, что из-за невероятной долговечности нам пришлось расплачиваться вычислительной мощностью. По этой причине средний «Палантир» по вычислительной мощности сравним с обычными ПК 2010-х годов.