Материальные носители информации. Их развитие и современные требования к материальным носителям информации.

Материальную составляющую документа определяет носитель информации (материальный носитель) - материальный объект, специально созданный человеком и предназначенный для записи, хранения и передачи информации. Существование документа вне материального носителя невозможно.

Носители информации самым тесным образом связаны не только со способами и средствами документирования, но и с развитием технической мысли. Отсюда – непрерывная эволюция типов и видов материальных носителей.

Появление письменности – одной из первых информационных технологий – стимулировало поиски и изобретение специальных материалов для письма. Однако на первых порах человек использовал для этой цели наиболее доступные материалы: пальмовые листья, раковины, древесная кора, черепаховые щитки, кости, камень, бамбук и т.д. В Древней Греции и Риме для этих целей иногда использовались деревянные дощечки, покрытые слоем воска, металлические (бронзовые либо свинцовые) таблицы, в Индии – медные пластины, а в Древнем Китае – бронзовые вазы, шелк. На территории Древней Руси писали на коре березы – берёсте. Основным материалом для письма у народов Передней Азии первоначально являлась глина, из которой изготавливались слегка выпуклые плитки.

Исторически первым материалом, который специально изготовлялся для целей письма, был папирус(Египет). Главными преимуществами папируса были компактность и лёгкость. Папирус производился из рыхлой сердцевины стеблей нильского тростника в виде тонких желтоватых листов. Запись на нем обычно велась с одной стороны, и хранили его в виде свитка

Другим материалом, специально изготавливавшимся для целей письма был пергамент. Пергамент можно было получить практически в любой стране, так как изготавливался он из шкур животных (бараньих, козлиных, свиных, телячьих) путем их очистки, промывки, просушки, растяжки с последующей обработкой мелом и пемзой. В нашей стране пергамент стали изготавливать только в 15 столетии, а до этого его привозили из-за границы. На пергаменте можно было писать с обеих сторон. Он был гораздо прочнее и долговечнее папируса. Вместе с тем пергамент являлся весьма дорогим материалом. Этот существенный недостаток пергамента удалось преодолеть лишь в результате появления бумаги.

Бумага (от итал. “bambagia” – хлопок) была изобретена в Китае во 2 веке до Р.Х. В 105 г. китаец Цай Лунь усовершенствовал процесс её изготовления, предложив использовать в качестве сырья молодые побеги бамбука, кору тутовых деревьев, ивы, пеньку и тряпье. Долгое время китайцам удавалось сохранять в тайне секреты производства бумаги. Лишь в начале 7-го века эти секреты были вывезены за пределы страны – в Корею и Японию, затем стали известны в других странах Востока, а в 12 в. – и в Европе. С 13 в. бумага стала производиться в Италии, в 14 в. – в Германии, в 15 в. – в Англии.

На Руси использование этого нового материала для письма началось в 14 веке. Первоначально бумага была привозной – сначала с Востока, а затем из Западной Европы: итальянская, французская, немецкая, голландская. В период правления Ивана Грозного в России была построена первая “бумажная мельница” близ Москвы, действовавшая, впрочем, недолго. Но уже в 17 столетии в стране работало 5 бумагоделательных предприятий, а в 18 веке – 5292.

До середины 19 века практически вся европейская, в том числе и российская, бумага изготавливалась из льняного тряпья. Его промывали, проваривали с содой, едким натром или известью, сильно разбавляли водой и размалывали на особых мельницах. Металлические нити сетки оставляли на бумаге, изготовленной ручным способом, следы, видимые на просвет, поскольку бумажная масса в местах её соприкосновения с проволокой была менее плотной. Эти следы получили название филиграней (от итал. “filigrana” – водяной знак на бумаге). В бумаге европейского производства водяные знаки впервые появились в Италии в конце 13 века, а в России - лишь во второй половине 17 века. Первоначально это были рисунки, повторявшие контурное изображение, сделанное из тонкой проволоки и прикреплявшееся к дну металлической сетки. На филигранях изображались животные, растения, небесные тела, короны, портреты монархов и т.п., а также нередко буквы и даты, обозначавшие имя владельца, местонахождение фабрики, год изготовления бумаги.

К настоящему времени известно около 175 тыс. филиграней, сделанных в разное время на бумажных мельницах и мануфактурах. Водяные знаки являлись торговой маркой, а также одним из средств защиты от подделки документов. Между тем бумажное производство совершенствовалось и постепенно механизировалось. В 1670 г. в Голландии был изобретён ролл – механизм для размалывания, измельчения волокон. Французский химик Клод Луи Бертолле в 1789 г. предложил способ отбеливания тряпья хлором, способствовавший улучшению качества бумаги. Менее чем через 10 лет, в 1798 г. француз Н.Л. Робер получил патент на изобретение бумагоделательной машины. В России первая такая машина была установлена в 1818 г. на Петергофской бумажной фабрике.

Важнейшим шагом в развитии бумагоделательного производства стало изготовление бумаги из древесины. Открытие нового способа принадлежало саксонскому ткачу Ф. Келлеру в 1845 г. С этого времени древесное сырьё становится основным в бумажной промышленности.

Начиная с 19 столетия, в связи с изобретением новых способов и средств документирования (фото-, кино, аудиодокументирования и др.), широкое распространение получили многие принципиально новые носители документированной информации. В зависимости от качественных характеристик, а также от способа документирования, их можно классифицировать следующим образом: бумажные; фотографические носители; носители механической звукозаписи; магнитные носители; оптические (лазерные) диски и другие перспективные носители информации.

1. Бумажные носители информации

Важнейшим материальным носителем информации по-прежнему пока остаётся бумага. На отечественном рынке в настоящее время имеются сотни различных видов бумаги и изделий из неё. При выборе бумаги для документирования необходимо учитывать свойства бумаги, обусловленные технологическим процессом её производства, композиционным составом, степенью отделки поверхности и т.п. Любая бумага, изготовленная традиционным способом, характеризуется определёнными свойствами, которые необходимо принимать во внимание в процессе документирования. К числу таких важнейших свойств и показателей относятся: композиционный состав, т.е. состав и род волокон (целлюлоза, древесная масса, льнопеньковые, хлопковые и др. волокна), их процентное соотношение, степень размола; масса бумаги (масса 1 кв. м бумаги любого сорта). Масса выпускаемой для печати бумаги составляет от 40 до 250 г/кв. м; толщина бумаги (может быть от 4 до 400 мкм); плотность, степень пористости бумаги (количество бумажной массы в г/смі); структурные и механические свойства бумаги (в частности, направление ориентации волокон в бумаге, светопроницаемость, прозрачность бумаги, деформации под воздействием влаги и т.п.); гладкость поверхности бумаги; белизна; светопрочность; сорность бумаги (результат использования при её производстве загрязнённой воды) и некоторые другие свойства бумаги.

2. Фотографические носители информации

Фотоматериалы представляют собой гибкие плёнки, пластинки, бумаги, ткани. Они представляют собой по существу многослойные полимерные системы, состоящие, как правило, из: подложки (основы), на которую наносится подслой, а также светочувствительный эмульсионный слой (галогенид серебра) и противоореольный слой.

Цветные фотоматериалы имеют более сложное строение. Они содержат также сине-, жёлто-, зелёно-, красночувствительные слои. Разработка в 1950-е годы многослойных цветных материалов явилась одним из качественных скачков в истории фотографии, предопределив быстрое развитие и широкое распространение цветной фотографии.

К числу важнейших характеристик фотографических материалов, в частности, фотоплёнок, относятся: светочувствительность, зернистость, контрастность, цветочувствительность.

Киноплёнка является фотографическим материалом на гибкой прозрачной подложке, имеющей с одной или обеих краёв отверстия – перфорации.

3. Материальные носители механической звукозаписи

За более чем вековую историю механической звукозаписи неоднократно менялись и материалы, и форма носителей звуковой информации. Первоначально это были фонографические валики, представлявшие собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной около 12 см. Они покрывались так называемым “отверждённым воском”, на который наносилась звуковая дорожка. Фоновалики быстро изнашивались, их практически невозможно было тиражировать. Поэтому вполне закономерно уже вскоре они оказались вытесненными граммофонными пластинками.

С начала 1990-х гг. производство грампластинок в России фактически прекратилось, уступив место другим, более качественным и эффективным способам звукозаписи (электромагнитной, цифровой)

4. Магнитные носители информации, их виды

Алюминиевые магнитные диски – жёсткие (винчестерские) несъёмные диски - в ЭВМ конструктивно объединены в едином блоке с дисководом. Они компонуются в пакеты (стопки) от 4 до 16 штук. Запись данных на жёсткий магнитный диск, также как и чтение, осуществляется на скорости до 7200 оборотов в минуту. Ёмкость диска достигает свыше 9 Гбайт. Эти носители предназначены для постоянного хранения информации, которая используется при работе с компьютером (системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ и др.).

Гибкие пластмассовые магнитные диски (флоппи-диски, от англ. floppy – свободно висящий) изготавливаются из гибкого пластика (лавсана) и размещаются по одному в специальных пластиковых кассетах. Кассета с флоппи-диском называется дискетой. Наиболее распространены дискеты с флоппи-дисками диаметром 3,5 и 5,25 дюйма. Ёмкость одной дискеты составляет обычно от 1,0 до 2,0 Мбайт. Однако уже разработана 3,5-дюймовая дискета ёмкостью 120 Мбайт. Кроме того, выпускаются дискеты, предназначенные для работы в условиях повышенной запылённости и влажности.

Широкое применение, прежде всего в банковских системах, нашли так называемые пластиковые карты, представляющие собой устройства для магнитного способа хранения информации и управления данными. Они бывают двух типов: простые и интеллектуальные. В простых картах имеется лишь магнитная память, позволяющая заносить данные и изменять их. В интеллектуальных картах, которые иногда называют смарт-картами (от англ. smart –умный), кроме памяти, встроен ещё и микропроцессор. Он даёт возможность производить необходимые расчёты и делает пластиковые карты многофункциональными.

Следует заметить, что, кроме магнитного, существуют и другие способы записи информации на карту: графическая запись, эмбоссирование (механическое выдавливание), штрих-кодирование, а с 1981 г. – также и лазерная запись (на специальную лазерную карточку, позволяющую хранить большой объём информации, но пока очень дорогую).

5. Оптические (лазерные) диски. Перспективные виды носителей информации

Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей. Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната). В процессе записи и воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкмІ. В качестве источника света используются лазеры (аргоновые, гелий-кадмиевые и др.). В результате плотность записи оказывается на несколько порядков выше предела, обеспечиваемого магнитным способом записи. Информационная ёмкость оптического диска достигает 1 Гбайт (при диаметре диска 130 мм) и 2-4 Гбайт (при диаметре 300 мм).

В отличие от магнитных способов записи и воспроизведения, оптические методы являются бесконтактными. Лазерный луч фокусируется на диск объективом, отстоящим от носителя на расстоянии до 1 мм. При этом практически исключается возможность механического повреждения оптического диска106. Для хорошего отражения лазерного луча используется так называемое “зеркальное” покрытие дисков алюминием или серебром.

Широкое применение в качестве носителя информации получили также магнитооптические компакт-диски типа RW (Re Writeble). На них запись информации осуществляется магнитной головкой с одновременным использованием лазерного луча. Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки. Считывание же производится лазерным лучом меньшей мощности.

Во второй половине 1990-х годов появились новые, весьма перспективные носители документированной информации – цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт). Увеличение их ёмкости связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.