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《科学画报》

《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、...

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假如数字化时代结束

2012-03-27 15:49:35

/耿长春

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随着计算机介入越来越多的领域,人类对数字化信息的依赖性越来越强。但是,不知你有没有想过,假如人类突然遭遇一场灾难,所有计算机都不再工作,那么除了记录在书面上的文字外,可能只有很少一部分数字化信息能保留下来。假如数字化时代就此终结,那么人类文明是否将不复存在?

 

人类文明其实很脆弱

1115,金星在西方消失;三天后,即1118,金星又在东方出现。”

这一段对金星的精确描述由距今3500年前的巴比伦天文学家所记录。我们之所以知晓这些事情是因为在古巴比伦人的泥板文书上有相关的记载,后人将它称之为“阿米萨杜卡金星泥板”。这块泥板记录下该段文字1000年之后,大部分完好地保存了下来。如今,人们可以在伦敦的大英博物馆里看到这件文物。

现在的人类拥有许多古巴比伦人无法想象的知识。我们不仅能仔细观察金星,还可以向那里发射探测器。天文学者不仅可以观测太阳系外的星球,还能追溯宇宙的起源。工业家正在将沙和石油“转化”为更为小巧、更为复杂的机器,这是一种连古代的炼金术士做梦都无法想象的魔法。生物学家正在重新组合构成生命的配方,获得了一度被认为只有神才拥有的权力。然而,在人类获得了前所未有的海量知识时,我们储存知识的方式却变得更加脆弱和短暂。

假如人类遭遇毁灭性的灾难,如行星撞地球,那么我们大可不必担心人类文明如何保存,因为到时所有的人类踪迹都将消失得无影无踪。但是,假如地球发生的灾难不足以完全毁灭地球,那么在几十年或数个世纪后,人类文明能有多少保存下来?例如,一种新的病毒杀死了世界上大部分人口,太阳风暴摧毁了北美洲的电网,不断上升的能源成本和恶化的环境灾难让人类付出了惨重代价,等等。尽管这些灾难过后人类的众多建筑物可能都完整地保存下来,有少部分人可能生存下来,但是由于人类社会的复杂性和相互依赖性不断增强,使得人类文明在遇到上述灾难时脆弱得不堪一击。

 

知识载体的寿命堪忧

目前,人类的文化遗产主要依赖于硬盘来保存。从最新的基因组扫描、政府和银行的数据记录,到我们个人的信息,这些信息都保留在硬盘之中。但是,硬盘从来不是为了长期储存数据而使用的存储介质。它从未接受过类似CDDVD等存储介质的寿命估算测试,没人能确定硬盘的储存时间。通常情况下,硬盘里存储的数据越多,如果有部分扇区损坏或退化,丢掉的数据就会越多。当然,如今的硬盘具有复杂的系统,可以弥补少部分扇区发生故障的缺陷。

加拿大保存技术研究院的乔·艾拉斯专门研究数字存储介质的可靠性。他指出,目前最重要的数据往往用磁带或光盘的形式来备份。不幸的是,这些存储介质都不可靠,有的甚至只能保存5年。艾拉斯把这些存储介质暴露在高温和高湿度的环境中,然后进行“加速老化”测试。结果发现,稳定性最高的是具有金制反射层和酞菁染料层的刻录光盘。他说:“如果人们使用这种光盘来记录数据的话,数据能保存100年。如果使用其他光盘的话,保存的时间只有510年。”

目前,人们经常随身携带的存储介质是闪存。它比硬盘更加小巧轻便,但一旦损坏,比硬盘更难修复。至今人们没有对闪存进行过相关的寿命测试。不过,有一家生产商警告用户使用时间最好不要超过10年。近年来,一些新的存储技术层出不穷,性能也比闪存更加稳定,遗憾的是,人们的关注点只在于提升其速度和容量,而不是其稳定性。

存储介质的储存条件比它们的稳定性更加重要。通常,放置在干燥、凉爽环境中的硬盘要比暴露在湿热环境中的硬盘工作的时间更长。因此,目前大部分机房都配有不间断空调以长期维持这样的条件。但是,假如这些机房遭遇地震或洪水,后果将不堪设想。

 

文化传承可延续文明

这些储存在硬盘中大部分丢失的数据真的有那么重要吗?毕竟,人类从过去的文明中所继承下来的不少是缺乏实用价值的知识,例如阿米萨杜卡金星泥板中记载的大部分是占星术。同样,当今社会里充斥着大量的垃圾信息,这些数据的丢失不会对人类社会造成任何影响。事实上,即使是一些有价值的科学数据丢失了,也不会造成太大的影响。

那么,自数字化时代开始就保存下来的那些最久远的数据就一定是最重要的吗?其实不然。数据的备份数量越多,这些数据被保存、发现和恢复的机会就会越大。这就意味着,一些数字化版本的流行音乐和电影可能会保存数十年之久;而有些文本、手册和草图的数据,虽然包含了某种专业知识的精华部分,但由于其复制的数量相对较少,最终会逐渐从人们的记忆中消失。

加拿大保存技术研究院的谢西晨专门研究纸质保存技术。他指出,即使是最糟糕的纸张,上面的信息也能保存100多年。世界上现存最为古老的印刷书籍可追溯至公元868年。如果纸张不是用作燃料或者卫生纸的话,它们将可以保留几个世纪之久。纸张虽然易碎、易褪色,但是上面的文字依然清晰可见。因此,最受欢迎的书籍是最有可能被保存下来的。

由此可见,并不是最终保留下来的数据就是最重要的,重要的是人类最终可以选择确定保存何种知识作为人类文明的遗产。做出选择的这些人更有可能选择哪些有用的知识,而不是琐碎细微的信息片段。英国剑桥大学的古典主义学者保罗·卡特里奇指出,公元前6世纪在一个弹丸之地,也就是古希腊帝国,人们开创了一种理性的、经验的、探寻精神的文化。从那时到现在,这种文化一直都保留了下来,尽管它并不能代表当时主流文化的全部内容。

因此,只要掌握这种“探寻”文化的子孙后代能够生存下去,我们的大多数科学知识和技术或早或晚都能被重新发现或重新发明出来。如果没有了这类人的存在,那么人类社会长久保存的文化遗产将永远只是市面上那些畅销作品。

 

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罗塞塔镍盘——让知识千年永存

目前,保存重要数据的方法是将同时复制的几个版本储存在不同的地方,有时也可储存为不同的数据格式。但是,一旦发生大灾难,这些措施同样无济于事。于是,有人提议将数字化信息使用类似条形码的格式制作成纸制版。不过,由于缺少商业利润,该计划一直没有进展。

位于美国加利福尼亚州的“今日永存基金会”是一个专门致力于长期保存人类文化的机构。该机构开发了一种名为罗塞塔镍盘的存储介质,能存放1000种语言的文本信息。它是目前唯一可以和持久稳定的纸张、高容量的数字化介质相抗衡的数据格式。这种方式是在镍盘上雕刻文字信息,上面的文字只有用显微镜放大1000倍才能看到。一张镍盘可以容纳30000页容量的文本或图片。该机构正在考虑制造一种使用条形码格式的数字化版本。

如果我们找到了长期储存数字化信息的方法,那么接下来要解决的问题便是我们应该保存哪些重要的数据,以及如何保证信息的安全,并且使人类方便地辨认出这些信息。