问题

有没有一个永久储存数据的地方?

回答
我能理解你想找一个可靠的、长久地保存信息的地方。的确,在信息爆炸的时代,如何让宝贵的数据不至于随风而逝,是一个非常现实的问题。

从本质上来说,我们生活中接触到的“永久储存”概念,其实是一种相对意义上的持久性,而不是绝对的永恒。任何物理介质都会经历损耗、技术迭代、甚至被遗忘的风险。

但是,我们可以从几个维度来探讨当前最接近“永久储存”的解决方案,以及它们背后的原理和考量:

1. 物理介质的深度考量:

印刷在耐用材料上的信息:
岩石、金属雕刻: 这是人类最早的“永久储存”方式,比如古代的碑文、铭刻。像苏美尔人的泥板、古埃及的象形文字、罗马的石碑,它们经历数千年风雨依然屹立。它们的优势在于物理强度极高,不易被自然侵蚀。但缺点也很明显:信息量有限,制作成本高昂,检索和复制非常不便。
高质量纸张与墨水: 现代档案库会使用博物馆级别的无酸纸(acidfree paper)和耐光、耐化学腐蚀的墨水来保存重要文件。这些文件被储存在恒温恒湿、避光、防火防盗的环境中。比如,美国的《独立宣言》和《宪法》就是以这种方式保存的。然而,即使是最好的纸张,也会随着时间推移而老化,墨迹也可能变淡。
数字存储的演进与挑战:
磁带(Magnetic Tape): 曾经是大量数据备份的主流。磁带的优点是单位成本低,容量大。但磁性介质容易受到磁场干扰,物理磨损也存在,需要定期“倒带”和检测。而且,读取磁带需要特定的驱动器,如果技术过时,读取也会成问题。
硬盘驱动器(HDD): 我们最熟悉的存储介质。HDD的密度高,速度快,但其机械结构(旋转的盘片和磁头)是它的弱点,容易因为物理冲击而损坏。数据读取的损耗以及数据本身的“漂移”(bit rot)也是长远来看的挑战。
固态硬盘(SSD): 没有机械结构,比HDD更耐用,速度也更快。但SSD的存储单元(NAND闪存)有写入寿命限制,而且在断电时间过长时,数据可能会丢失(charge leakage)。
光学介质(CD/DVD/Bluray): 理论上可以保存几十年甚至上百年,尤其是一些带有特殊涂层的光盘(如MDISC)。但它们也容易刮花、受紫外线影响,并且存储密度相对较低。而且,像CD/DVD这样的技术已经逐渐被淘汰,读取设备也越来越少见。

2. 档案与备份的策略:

多地备份(Redundancy): 这是确保数据安全的关键。将数据保存在多个物理位置,甚至不同地理区域。如果一个地方发生灾难(火灾、地震、洪水),其他地方的数据仍然是安全的。
定期迁移与格式转换: 随着技术的发展,旧的存储格式或介质会过时。因此,为了长期保存,需要定期将数据迁移到新的存储介质上,并转换成当前主流的、开放的格式。例如,将早期的软盘数据迁移到云端,或者将某些专有格式的文件转换为通用的PDF或TIFF格式。
校验和与纠错: 现代存储系统和文件系统都会采用校验和(checksum)等技术来检测数据是否被损坏。纠错码(Error Correction Code, ECC)则可以在一定程度上修复数据错误。

3. 长期数据保存的机构与项目:

国家档案馆、图书馆: 这些机构肩负着保存国家历史文献、重要记录的使命。它们通常拥有专业的储存环境、严格的损耗检测流程以及数据迁移计划。
科学数据存档: 比如天文观测数据、基因测序数据等,这些数据量巨大且对科学研究至关重要。它们会被储存在专门的数据中心,并有长期的备份和管理策略。
“末日种子库”与“地球档案”的理念: 虽然不是直接针对我们日常数据,但这些项目体现了对人类文明信息进行极端条件下永久保存的设想。例如,斯瓦尔巴特全球种子库(Svalbard Global Seed Vault)是为了保存地球植物的遗传多样性,而一些文化遗产机构也在探索将信息以耐用方式存储,以应对未来可能发生的灾难。

4. 关于“永久”的现实思考:

谁来维护? 即使数据本身可以长期保存,但能够读取它的技术、能够理解它含义的语言、以及有意愿去维护它的组织或个人,才是真正让信息“活”下去的关键。
信息的价值判断: 并不是所有信息都需要以“永久”的方式保存。我们需要有能力去筛选、去判断哪些信息才是真正有价值的,值得投入资源去长期保存。
去中心化的可能性: 像区块链这样的技术,通过分布式账本,理论上可以实现数据的不可篡改和长期存在。然而,其可扩展性、能耗以及实际的长期稳定运行,仍是需要时间和实践来检验的。

总结来说,我们当前最接近“永久储存”的方式,是采取一种多层次、多介质、主动管理的策略。这意味着:

备份,备份,再备份: 把数据放在多个地方。
选择最可靠的介质: 结合使用能承受时间考验的物理介质(如高质量纸张,在特定领域)和先进的数字存储技术。
关注数据格式的通用性: 避免被封闭的或过时的格式“锁死”。
定期检查和迁移: 就像养护老房子一样,需要持续的关注和投入。
依靠有信誉的机构: 如果你保存的是非常重要的东西,可以考虑委托专业的档案机构。

我个人倾向于认为,与其追求绝对的“永久”,不如关注如何让信息在尽可能长的时间里,以可访问、可理解的方式持续存在。这需要我们不断学习新的技术,养成良好的数据管理习惯,并对信息的价值有清醒的认识。

网友意见

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没有吧,主要是对个人来说,意义也不大。

真正对个人有意义的,还是原始的纸张、铅笔或碳素墨水笔记录更保真。或者,在当前科技水平之下,经常梳理和更新电子档,并及时印刷,当印刷品过了保质期褪色,就再重新做一批。

现在的人搞的东西,大都不为长久,而是为昙花一现。一张新海报无论多么漂亮,放个三五年,一样会褪色到分辨不出内容。过分的商业化与快消习惯,不会促生高成本的长保质期的东西,而且,除了不停地维护更新的事物,衰亡是必然的结局。传统纸张是比较耐腐的东西了,碳素油墨也相当牢固,算是比较好的载体。我小时候用圆珠笔或蓝墨水写的日记,早在高中的时候就褪色褪得认不清了,反而是铅笔写的作业,大学时代倒腾旧物品,尚且自己如新,曾经以为铅笔可以擦掉,可以涂抹,所以小心翼翼用圆珠笔写日记,仅仅用了不到十年,就被证明是个多好笑的错误。

04年上大学,05年初开始接触网络,以为网上日志永远新鲜,不会腐败,可是,亲眼见着几个博客网站倒闭关张了,我百度空间的日志,倒腾到了网易博客,又从网易博客,备份到了自己的硬盘。可是终究会有一天,连现在的硬盘也无设备可读取吧。想过要不要打印出来,装订成册子存放,又一次次地放弃了。也许,这个行动应该快点开始,那些过去的犯傻的岁月不会再来了,那些东西也始终是再回不去的过去,我不是那种喜欢回头看的人,只是被教育着去怀旧,实际上我本质里认为过去和未来都是一样触不可及的虚幻,唯有眼前才是真的,专注眼前,是不需要背负过去的,也不需要牵挂未来。这个,也算是一个阻力。只有到了衰老到动弹不得,再也无法亲自创造什么与这个世界的互动,才需要靠此生留下的日志资料回味人生,给死亡一个丰满的仪式吧。故而,资料还是要留,要收集的,但这个只对你本人有意义,对别人没什么作用,只需自己勤勉一点,及时维护更新自己的数据库就行了,无需徒劳地找永久储存数据的地方。

十年之前,人们可能还想不到会有现在这种小体积大储量的闪存的存在,2008年我写毕业论文,还要求提交一张软盘,储量1.44M,现在,恐怕连能读取软盘的设备都买不到了,那时候存储的那些软盘载体,就等于变成了垃圾。今天,剥掉存储卡的外壳,记录信息的核心芯片也不一定能被大多数人所认识,脱离了设计好的电路,恐怕也不能被良好地读取。怎么知道随手捡拾的一块石头里,有没有存储着海量的信息,只是我们没有找到读取它的方式呢?

人生太短,人力有限,永久这个事物不适合我们去追求。做点更有意义的事情吧。

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其实20年这种级别的数据备份根本就不是什么大问题,有的是现成的设备可以做到,不放在网络上就行了。


对于这种低使用频率的数据,最佳的解决方案就是磁带备份。

15TB海量存储,存个10年不成问题。至于数据接口的问题,目前人类的一切数据存储设备都有个特性:向前兼容。在兼容期倒腾一下就好了。比如磁带备份格式要换了,刚好你的磁带也到寿命了,你就用旧的磁带机把数据倒腾到一个暂存设备上,再买个新的磁带机倒腾回去,继续保存10年不成问题。


所以几十年时间尺度上的数据存储其实根本就不是问题。如果读取频率较高而预算有限,你也可以用机械硬盘,来回倒腾就是了,怕硬盘坏掉就多做一个备份。


真正的问题在于更长的时间尺度。


更长的时间尺度上数据存储需要从编码和介质两个方面入手:既要有一个能够长期使用的编码系统,又要有一个足以抵抗更长时间的介质。畅想一下如何更长时间保存信息是一件非常有意思的事情,几十年不足挂齿,保存1个googol年如何?也就是保存一段信息长达1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000年,10^100年。





数百年到数千年:建议使用自然语言作为编码系统,用自然语言来解释编码规则。比如用汉语就是个非常好的自然语言,如果周朝的人发明了计算机并且编了一套编码规则,我们假设周朝人使用的计算机是二进制编码的,他们就能用古汉语这么描述:


高为阳低为阴,阳或阴则阳,阳与阴则阴,非阳则阴……


夫有图焉,横一千零二十四数,纵五百一十二数,其址曰:横阴阴阴阴阴阴阴阴阴阴阴,纵阴阴阴阴阴阴阴阴阴,则为初点;横阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳,纵阳阳阳阳阳阳阳阳阳,则为末点。其间诸点,阴阳有别。各点编十六位色,阴阳相杂,则一图存也。


他可以把这一套自然语言描述的编码规则刻在铜鼎上,然后就能用编码规则记录下图片、声音或者视频。有坑是阳,没坑是阴,不管这套编码规则多么的复杂、工程量是多么的浩大,总之理论上一样可以把信息流传下来,只要自然语言还没有完全灭绝无法破译,这些信息就是可以被解码的。


几千年后,你只需要一个这种自然语言的语言专家,再加一个程序狗,事情给你办得妥妥的。


我相信你按照现在的汉语来描述一套编码规则,一样能够把信息传递给几千年后的人。


至于介质,这个时间尺度上能够妥善保存的介质有很多选择:钛合金、黄金、玻璃、合成树脂,我们有很多很多介质可以保证数千年之内不会自然变质。你往星际空间,就是太阳和半人马座α星之间的空间,崩一大堆玻璃,10000年之内不会有什么信息丢失。

现实里人类已经这么干了,正在飞出太阳系的旅行者号就携带有信息,几千年之内不会丢失。





一万到一亿年:这个时间尺度内问题就比较大了,热力学定律开始起作用,而自然语言在这个尺度上很可能已经无法读取了,你得想别的办法。


首先,我认为编码系统还是使用二进制比较好,因为二进制编码只有两个“状态”:高或者低,这样不容易混淆。


这套编码规则的解释就比较麻烦了,自然语言不好使。汉语很可能10000年以后根本就没人能读懂了,其它语言我估计也很悬,看到这段信息的人可能根本就没有意识到这玩意儿里面包含有信息。我建议使用数学作为最基础的“提示信息”,比如用线段画一个斐波拉契数列。

这样,信息的读取人就能意识到这是一件智慧的作品,而不是大风刮出来的,同时也包含了一套最基本的语言系统。比如第一行的短竖是一个斐波拉契数列,自然界天然形成的概率实在是太小了,1亿年后的读取者能够意识到这是人工做的,是个斐波拉契数列。然后我们用阿拉伯数字表示,他就能明白“5”这个符号代表的是自然数列里面第五个数字。我们再把自然数列写一遍,他就能理解我们的数学符号系统。


以此类推,我们可以用数学符号完成一套编码规则的解释,最终让他有办法解读出我们的信息。这个办法也不是我想出来的,有不少科学家和科幻作家已经想过了,他们管这个叫做“自编译系统”。


比方说,1亿年后,人类文明彻底灭绝,龙牙的农场保卫科科员们发展出来一个新的文明。该保卫科农场主人龙牙君临死之前,希望把保卫科的来历传递给1亿年后狗子文明,他就开始干活了。


龙牙这倒霉孩子先弄了一大堆很难分解的钢化玻璃板,先在上面刻一个斐波拉契数列,然后用阿拉伯数字表示斐波拉契数列,再把十个阿拉伯数字写一遍,加减乘除符号、等号以及别的算符都表示一遍。又用这套数学语言来解释了一遍编码规则,最后把这一堆玻璃板一个飞船崩进了宇宙。


1亿年后,一位聪明的保卫科后代,我们叫它“咖狗”。

就是这位,你看它睿智的小眼神。


它获得了这一堆玻璃片儿,首先它发现了斐波拉契数列,然后破译了编码系统,再把这一堆坑坑洼洼的玻璃片儿还原成了二进制代码,最终,坑坑洼洼的玻璃片成了图片、文字、视频、声音。


咖狗明白了,这是1亿年以前铲屎官们留下的信息,并为此热泪盈眶





1亿到1000亿年:这个时间尺度上,太阳已经熄灭,宇宙中好多恒星都正式嗝儿屁了,咖狗它们的文明也寿终正寝。指望上面的办法已经不行了,热力学定律会让玻璃片上的信息都丢失掉,分子、原子以及更小的基本粒子的无序运动经过这么久的积累,已经让信息无法读取。


我们需要用一些寿命非常长的天体作为存储介质,比如大体积黑洞、脉冲星。


假设我们能够控制这些天体的自旋,就可以用于存储信息,当然了,信息量可能非常有限,能不能完成一个自编译系统都还不一定。我相信会有人有办法弄出一个足够简单的自编译系统的,剩下的大型天体还能够存储一定量的信息。


黑洞无时无刻不在发出“霍金辐射”,脉冲星也在无时无刻量子蒸发,只能使用“自旋方向”这一个信息量,信息密度很低很低,这个办法定位也很困难,我想到一个办法:相对论效应。


物体在向黑洞掉落的过程中,在事件视界附近会受到非常严重的相对论效应,时间无限压缩,以至于我们站在黑洞外面看,物体“永远”没有掉进黑洞。它永远停留在了事件视界表面,但是真身早就穿过事件视界了。以我们的参考系来看,信息被“刻”在了黑洞表面。


如果我们找一个足够大的黑洞,表面足够“平”,可以期待潮汐力足够均匀,以至于可以造出足够解释的材料抵抗潮汐力,成功把信息“刻”到黑洞表面去。




1000亿年以后:大部分黑洞都已经蒸发完毕,最大质量的黑洞都因为霍金辐射而一命呜呼,把信息刻在黑洞上的尝试也失去了意义,整个宇宙一片虚空。一googol年尺度上,几乎不会有什么黑洞幸存下来。


我们能指望的只有真空量子涨落了。


在虚空中会突然莫名其妙出现一个量子又瞬间消失,只要时间足够长,再小概率的事情都必然会发生。在无尽漫长的时间中,必然会真空量子涨落出来一个规模庞大的事件。


比如突然在无尽虚空中冒出来一只咖狗。

也可能冒出比咖狗大的东西,比如一个完全一样的地球。


如果时间足够长,甚至有可能冒出一个全新的宇宙。


当然,我们备份的、早已湮灭的信息,也有可能自己突然冒出来。


当然这些信息跟我们还有没有关系,那就不好说了。


宇宙就是这么奇妙。

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很有意思的问题,别说,这世界上还真有一群人在干这种事,并且不断刷新着理论保存记录

(当然这里我们不谈哲学意义上的永久,只谈物理意义上的尽可能长时间的信息储存技术)


怎么实现永久储存技术呢?最重要的当然就是载体

普通人对于信息的存储要求可能只有不到100年,历史记录的存储要求可能在几千年到几百万年不等,而真正要实现信息永久存储,其要求可能就在万亿年级别了。

普通人的存储要求可能比较容易实现,现在人想要保存信息的话,可以全部储存在数据库中,那么如果想要实现信息保存百亿年呢?


2015年,法国两家公司推出了一款名为“Fahrenheit 2451 Nanoform”的纳米盘,跟我们平时见到的光盘比较类似,只不过它可不需要把信息往什么光驱里塞,因为资料全部都明摆着刻在盘面上。你只要随便找一个放大倍率是 200 倍的设备,就可以看到 Nanoform 上刻着的内容了。

你可能会觉得这东西太脆弱了,估计一折就断了,那你就大错特错了!

纳米盘采用的是高精度光刻技术,将图片和文档刻在两层蓝宝石圆片上,没错就是蓝宝石,除非是超强压力,否则基本上坚不可摧,上面的信息也不会被抹平,保存几百万年不成问题。


可能你觉得几百万年还有些短了,不着急,英国科学家说我们能保存138亿年

2016年,英国南安普顿大学的研究人员使用飞秒激光技术,释放短暂强烈的光脉冲,将信息记录在3层纳米结构点上,最终在纳米晶体结构上蚀刻记录5D数据信息。

这种小型纳米晶体盘设备能够保存海量级的大数据,而且在室温条件下几乎可以保持永久储存,一个晶体可以记录360T的数据,可以包含人类历史发展的整个进程信息。

如果你觉得室温的条件太简单了,如果在极度高温高压的情况下呢?

研究人员也想到了这一点,最终实验得出这种晶体纳米盘可以在在1000摄氏度条件仍能保持热稳定性,在190摄氏度下,该存储设备可以保存138亿年时间,已经比地球诞生的历史还要长了!


当然,138亿年可能还是有些短,有没有更长的呢?

今年早些时候,国外有人将16G的维基百科存储在了一个DNA分子中,具有极强的聚合复杂性,能够在极端高温高压情况下保持活性,储存在生物体或者容器中,如果在外太空中至少可以保存上千亿年。

据报道,此前不久的2018年10月底,科幻作家刘慈欣等人的DNA样本,通过长二丙火箭被运送至太空,期望实现在太空永久保存。

17年的时候,哈佛大学科学家们利用CRISPR-cas9基因编辑工具,已研发出一种能永久将数据储存在活体细胞中的技术——细菌硬盘。

更令人难以置信的是,被刻在这些微生物中的信息能够传递给微生物的下一代,只要保证生存环境,这种数据可以在理论上实现永久保存。


这个世界是无穷无匮且无有尽头的,人类寻找一切尽头的过程,就是拿着火把在黑暗中不断摸索、开疆拓土的历史。
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其实我觉得大家都被限制住了,信息是不可能永久储存的,这是违反热力学第二定律的。

而且,最久远的信息不是商代的青铜器,也不是三叶虫的化石或是恐龙的脚印。

信息是不可能永久存储的,要长久的保留信息,就必须转换思路,用传递代替存储。信息只有在不断被复制的过程中才不会丢失。

所以,事实上我们能解读的最久远的信息就是核酸,从第一个生物开始,核酸的结构就被传递下来。在亿万年间,它被不断复制增殖。在可预见的未来,即便地球毁灭了,只要人类还在,核酸的结构就仍然会存在。


所以,要长久的保留数据,最好的办法就是做一个病毒,把数据拷贝无数份,放在每一个存储数据的地方。

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