1
00:00:07,038 --> 00:00:10,661
想像一架飛機在
離地一毫米的高度飛行


2
00:00:10,661 --> 00:00:14,029
每 25 秒繞行地球一周

3
00:00:14,029 --> 00:00:17,335
同時細數地面上每一根小草

4
00:00:17,335 --> 00:00:20,551
把這些縮小到你掌心大小

5
00:00:20,551 --> 00:00:24,305
差不多即是現在的硬碟

6
00:00:24,305 --> 00:00:28,455
一個比地方圖書館
可能保存更多資訊的物品


7
00:00:28,455 --> 00:00:32,906
以如此小的空間
是如何儲存這麼多的資料呢 ?

8
00:00:32,906 --> 00:00:37,122
每個硬碟的核心
是一疊高速旋轉的磁片


9
00:00:37,122 --> 00:00:40,525
磁片的每一面都有個
飛越其上的記錄磁頭


10
00:00:40,525 --> 00:00:46,278
每個磁片上都濺鍍一層
極微小的磁性金屬顆粒


11
00:00:46,278 --> 00:00:49,591
資料是以一種你無法辨識的形態存在

12
00:00:49,591 --> 00:00:55,528
事實上，資料是由那些成群的
細小顆粒所形成的磁化模式來記錄


13
00:00:55,819 --> 00:00:58,169
每一個群組，也就是所謂的「位元」

14
00:00:58,169 --> 00:01:01,121
所有的顆粒都有它們的磁化排列

15
00:01:01,121 --> 00:01:03,596
以兩種可能狀態之一呈現

16
00:01:03,596 --> 00:01:06,685
也就是 0 和 1

17
00:01:06,805 --> 00:01:08,668
數據寫入磁片中

18
00:01:08,668 --> 00:01:14,337
是藉由通過電磁鐵
將一連串的位元轉換為電流

19
00:01:14,994 --> 00:01:17,443
這個電磁鐵產生一個強大的磁場

20
00:01:17,443 --> 00:01:21,145
足以改變金屬顆粒的磁化方向

21
00:01:21,145 --> 00:01:24,102
一旦資料被寫入磁片

22
00:01:24,102 --> 00:01:28,843
磁碟機會用一個磁性的「讀頭」
將其轉換回可用的模式

23
00:01:28,843 --> 00:01:33,468
就像留聲機的唱針
將唱片紋路轉為音樂

24
00:01:33,468 --> 00:01:37,634
但是怎樣從僅僅是 0 和 1
就能得到這麼多資訊呢？

25
00:01:37,634 --> 00:01:40,300
把它們湊在一起就可以了

26
00:01:40,300 --> 00:01:45,246
例如，用「1 位元組」
或「8 位元」表示一個字母

27
00:01:45,246 --> 00:01:47,879
你一般的照片是幾百萬位元組

28
00:01:47,879 --> 00:01:50,775
一個「百萬位元組」是八百萬位元

29
00:01:50,775 --> 00:01:54,779
因為每個位元
必須寫在磁片的實體位置上


30
00:01:54,779 --> 00:01:58,833
所以我們總是致力於
增加磁片的儲存密度

31
00:01:58,833 --> 00:02:03,282
或是在一平方英吋可以塞進多少位元

32
00:02:03,282 --> 00:02:08,907
現代硬碟的儲存密度差不多
是每平方英寸 6000 億位元

33
00:02:08,907 --> 00:02:15,524
比 1957 年 IBM 的
第一個硬碟大 3 億倍

34
00:02:15,524 --> 00:02:17,929
這儲存容量上的大躍進

35
00:02:17,929 --> 00:02:20,732
並不只是把所有東西越做越小

36
00:02:20,732 --> 00:02:22,914
而是導入許多的創新

37
00:02:22,914 --> 00:02:26,153
一種稱為「薄膜微影技術」的製程

38
00:02:26,153 --> 00:02:29,847
讓工程師們能將讀寫裝置縮小

39
00:02:29,847 --> 00:02:32,767
儘管體積變小
讀頭卻變得更加靈敏

40
00:02:32,767 --> 00:02:39,090
這全賴物質的磁性與
量子特性的新發現而獲益

41
00:02:39,090 --> 00:02:43,174
位元也被壓縮地更密，
且拜數學演算法之賜

42
00:02:43,380 --> 00:02:46,600
能去除磁性干擾產生的雜訊

43
00:02:46,600 --> 00:02:51,474
以及從每個回讀訊號
理出最有可能的位元排序


44
00:02:51,474 --> 00:02:54,465
而磁頭的熱膨脹控制

45
00:02:54,465 --> 00:02:57,548
是在磁性寫頭下方放置一個加熱器

46
00:02:57,548 --> 00:03:02,565
讓磁頭能以小於 5 奈米
的高度懸飛於磁碟上方

47
00:03:02,565 --> 00:03:06,661
差不多 2 串 DNA 的寬度

48
00:03:06,661 --> 00:03:08,417
過去幾十年來

49
00:03:08,417 --> 00:03:12,564
電腦的儲存容量及處理能力呈指數式成長

50
00:03:12,564 --> 00:03:15,816
遵循 1975 年的「摩爾定律」模式的預測

51
00:03:15,816 --> 00:03:23,099
亦即資訊密度每兩年將會倍增

52
00:03:23,099 --> 00:03:25,993
但在每平方英吋 1000 億位元左右的密度

53
00:03:25,993 --> 00:03:30,185
若繼續縮小磁性顆粒或將它們排得更緊密

54
00:03:30,185 --> 00:03:34,361
會造成新的風險，稱為「超順磁性效應」

55
00:03:34,361 --> 00:03:37,545
當磁性顆粒體積太小

56
00:03:37,545 --> 00:03:41,476
它的磁化很容易受熱能干擾

57
00:03:41,476 --> 00:03:44,429
使得位元在無意中轉換方向

58
00:03:44,429 --> 00:03:46,714
造成資料遺失

59
00:03:46,714 --> 00:03:50,819
科學家們以非常簡單的方法
解決了這個限制：


60
00:03:50,819 --> 00:03:55,899
將記錄的方向由
「水平記錄」改成「垂直記錄」


61
00:03:55,899 --> 00:04:01,225
讓儲存密度提升到
每平方英吋 1 兆位元 ( 1 TB )


62
00:04:01,225 --> 00:04:07,668
最近又透過「熱輔助磁性記錄（HAMR）」
再度擴增其潛能


63
00:04:07,682 --> 00:04:11,451
這方法是使用一個
熱穩定性更好的記錄介質


64
00:04:11,451 --> 00:04:18,299
在雷射加熱一個特定區域時
其磁阻會暫時減小


65
00:04:18,517 --> 00:04:20,535
使資料得以寫入

66
00:04:20,535 --> 00:04:23,557
這種硬碟目前還只是在原型階段

67
00:04:23,557 --> 00:04:28,295
但科學家已經有下一個錦囊妙計了

68
00:04:28,295 --> 00:04:30,291
圖樣化磁紀錄技術 ( BPMR )

69
00:04:30,291 --> 00:04:35,267
就是將數個位元排成
一個個奈米大小的圖樣結構


70
00:04:35,267 --> 00:04:40,303
可能使儲存密度提升到
每平方英吋 20 兆位元

71
00:04:40,303 --> 00:04:41,780
甚至更多

72
00:04:41,780 --> 00:04:46,247
總之，歸功於世世代代的工程師、

73
00:04:46,247 --> 00:04:48,014
材料科學家

74
00:04:48,014 --> 00:04:49,976
和量子物理學家的共同努力

75
00:04:49,976 --> 00:04:53,019
這既精密又能力超強的工具

76
00:04:53,019 --> 00:04:55,984
能運轉於你的手掌之中

77
00:04:56,010 --> 00:05:01,816
翻譯：Shang-Yung Sun