1
00:00:07,148 --> 00:00:10,821
Stell dir ein Flugzeug vor, das nur
1 mm über dem Boden fliegt

2
00:00:10,821 --> 00:00:14,029
und alle 25 Sekunden die Erde umkreist,

3
00:00:14,029 --> 00:00:17,335
während es jeden einzelnen Grashalm zählt.

4
00:00:17,335 --> 00:00:20,551
Stell es dir so klein vor,
dass es in deine Hand passt

5
00:00:20,551 --> 00:00:24,305
und du hast etwas, das mit einer
modernen Festplatte vergleichbar ist,

6
00:00:24,305 --> 00:00:28,455
die mehr Informationen speichern kann,
als die Bibliothek um die Ecke enthält.

7
00:00:28,455 --> 00:00:32,906
Wie speichert man so viel Information
auf so kleinem Raum?

8
00:00:32,906 --> 00:00:37,122
Kern jeder Festplatte sind Platten,
die sich mit Hochgeschwindigkeit drehen

9
00:00:37,122 --> 00:00:40,525
und über deren Oberflächen
Schreibköpfe fliegen.

10
00:00:40,525 --> 00:00:46,278
Auf jeder Scheibe ist ein Film winziger,
magnetischer Metallkörnchen

11
00:00:46,278 --> 00:00:49,591
und die Daten liegen dort
nicht in verständlicher Form.

12
00:00:49,591 --> 00:00:52,768
Man speichert sie als magnetisches Muster,

13
00:00:52,768 --> 00:00:55,819
das aus Gruppen
der winzigen Körnchen besteht.

14
00:00:55,819 --> 00:00:58,169
In jeder Gruppe,
die auch Bit genannt wird,

15
00:00:58,169 --> 00:01:01,121
sind alle Körnchen gleich magnetisiert.

16
00:01:01,121 --> 00:01:03,596
Es gibt zwei erlaubte Zustände,

17
00:01:03,596 --> 00:01:06,805
die Nullen und Einsen entsprechen.

18
00:01:06,805 --> 00:01:08,958
Daten werden auf die Platte geschrieben,

19
00:01:08,958 --> 00:01:12,577
indem man Folgen von Bits
in elektrischen Stom wandelt

20
00:01:12,577 --> 00:01:14,994
und durch einen Elektromagneten schickt.

21
00:01:14,994 --> 00:01:18,613
Das Feld, das dieser Magnet erzeugt,
ist ausreichend stark,

22
00:01:18,613 --> 00:01:21,145
um die Richtung
der Magnetisierung zu ändern.

23
00:01:21,145 --> 00:01:24,102
Wenn die Daten dann auf der Platte stehen,

24
00:01:24,102 --> 00:01:28,653
wird ein magnetischer Lesekopf verwendet,
um sie wieder auszulesen,

25
00:01:28,653 --> 00:01:30,858
ganz ähnlich der Nadel
eines Plattenspielers,

26
00:01:30,858 --> 00:01:33,468
die die Rillen einer Schallplatte
in Musik verwandelt.

27
00:01:33,468 --> 00:01:37,634
Aber wie kann man so viel Information
nur in Nullen und Einsen packen?

28
00:01:37,634 --> 00:01:40,300
Ganz einfach: indem man
viele von ihnen zusammenpackt.

29
00:01:40,300 --> 00:01:45,246
Ein Buchstabe zum Beispiel kann mit
einem Byte, acht Bits, dargestellt werden.

30
00:01:45,246 --> 00:01:47,879
Ein Foto dagegen belegt mehrere Megabyte,

31
00:01:47,879 --> 00:01:50,865
von denen jedes 8 Millionen Bits hat.

32
00:01:50,865 --> 00:01:54,779
Weil jedes Bit seinen eigenen Platz
auf der Platte benötigt,

33
00:01:54,779 --> 00:01:58,833
versuchen wir, die Dichte
immer weiter zu erhöhen,

34
00:01:58,833 --> 00:02:03,572
wie viele Bits also
auf einen Quadratzentimeter passen.

35
00:02:03,572 --> 00:02:08,907
Auf eine moderne Festplatte passen etwa
4000 Gigabit pro Quadratzentimeter,

36
00:02:08,907 --> 00:02:14,684
das ist 300 Millionen mal mehr als auf der
ersten Festplatte von IBM im Jahr 1957.

37
00:02:14,684 --> 00:02:17,589
Diese unglaubliche Entwicklung
der Speicherkapazität

38
00:02:17,589 --> 00:02:20,732
wurde nicht nur dadurch erreicht,
dass alles verkleinert wurde,

39
00:02:20,732 --> 00:02:22,914
sie erforderte auch
verschiedene Erfindungen.

40
00:02:22,914 --> 00:02:26,073
Ein Verfahren namens
Dünnschichtlithographie

41
00:02:26,073 --> 00:02:29,847
ermöglichte die Verkleinerung von
Lese- und Schreibkopf.

42
00:02:29,847 --> 00:02:32,767
Trotz seiner kleinen Größe
wurde der Lesekopf feinfühliger,

43
00:02:32,767 --> 00:02:39,090
weil man neu entdeckte magnetische und
quantenphysikalische Eigenschaften nutzte.

44
00:02:39,090 --> 00:02:43,384
Algorithmen, die Störungen aus
magnetischer Interferenz herausfiltern,

45
00:02:43,384 --> 00:02:46,600
ermöglichen es, die Bits dichter zu packen

46
00:02:46,600 --> 00:02:51,474
und die wahrscheinlichste Bitfolge aus
dem gelesenen Signal herauszulesen.

47
00:02:51,474 --> 00:02:54,465
Ein Heizgerät unter dem Schreibkopf,

48
00:02:54,465 --> 00:02:57,548
das die Ausdehnung des Kopfes
durch die Wärme steuert,

49
00:02:57,548 --> 00:03:02,675
erlaubt diesem, weniger als fünf Nanometer
über der Plattenoberfläche zu schweben,

50
00:03:02,675 --> 00:03:06,661
das ist die Breite von zwei DNA-Strängen.

51
00:03:06,661 --> 00:03:09,417
Das exponentielle Wachstum
der Speicherkapazität

52
00:03:09,417 --> 00:03:12,564
und Rechenleistung folgte
in den letzten Jahrzehnten

53
00:03:12,564 --> 00:03:15,816
einem Muster, das man
Mooresches Gesetz nennt.

54
00:03:15,816 --> 00:03:22,499
Es besagte 1975, dass sich alle zwei Jahre
die Informationsdichte verdoppeln würde.

55
00:03:22,499 --> 00:03:25,993
Als aber 600 Gigabits pro
Quadratzentimeter erreicht waren,

56
00:03:25,993 --> 00:03:30,185
tauchte beim Verkleinern und Verdichten
der magnetischen Körnchen

57
00:03:30,185 --> 00:03:34,361
ein neues Problem auf,
der Superparamagnetische Effekt:

58
00:03:34,361 --> 00:03:37,545
Besteht ein Bit aus zu wenigen Körnchen,

59
00:03:37,545 --> 00:03:41,476
kann seine Magnetisierung leicht
durch Wärme gestört werden.

60
00:03:41,476 --> 00:03:44,429
Das Bit ändert dann ungewollt seinen Wert

61
00:03:44,429 --> 00:03:46,714
und Daten gehen verloren.

62
00:03:46,714 --> 00:03:50,819
Es gibt aber eine erstaunlich
einfache Lösung für dieses Problem:

63
00:03:50,819 --> 00:03:55,899
Schreibt man die Daten nicht längs,
sondern senkrecht zur Platte,

64
00:03:55,899 --> 00:04:01,225
sind Dichten von 6 Terabit
pro Quadratzentimeter mögich.

65
00:04:01,225 --> 00:04:04,858
Erst kürzlich wurde
die Grenze weiter verschoben,

66
00:04:04,858 --> 00:04:07,682
indem man das Schreiben
durch Wärme unterstützt.

67
00:04:07,682 --> 00:04:11,451
Man senkt vorübergehend
den magnetischen Widerstand

68
00:04:11,451 --> 00:04:14,559
eines noch wärmestabileren Mediums,

69
00:04:14,559 --> 00:04:18,097
indem man die Stelle
mit einem Laser erwärmt

70
00:04:18,097 --> 00:04:20,535
und danach mit Daten beschreibt.

71
00:04:20,535 --> 00:04:23,557
Zwar sind solche Festplatten
bis jetzt nur Prototypen,

72
00:04:23,557 --> 00:04:28,025
aber Wissenschaftler arbeiten schon
am nächsten möglichen Trick:

73
00:04:28,025 --> 00:04:30,711
Bitstrukturierte Medien, bei denen Bits

74
00:04:30,711 --> 00:04:35,267
in getrennten, nanometergroßen
Strukturen angeordnet sind,

75
00:04:35,267 --> 00:04:40,023
könnten Speicherdichten bis zu
120 Terabits pro Quadratzentimeter

76
00:04:40,023 --> 00:04:41,780
oder mehr erlauben.

77
00:04:41,780 --> 00:04:46,247
So ermöglicht die Zusammenarbeit von
Generationen von Ingenieuren,

78
00:04:46,247 --> 00:04:48,014
Materialwissenschaftlern

79
00:04:48,014 --> 00:04:49,976
und Quantenphysikern,

80
00:04:49,976 --> 00:04:53,019
dass dieses unglaublich nützliche
Präzisionswerkzeug

81
00:04:53,019 --> 00:04:55,814
sich in deiner Handfläche drehen kann.