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US-Forscher kämpfen gegen digitale Vergesslichkeit

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Das US-amerikanische National Institute for Standards and Technology (NIST) will in einem Forschungsprojekt die Langlebigkeit und Archivierbarkeit von CDs und DVDs prüfen. So seien pauschale Jahresangaben, wie lange etwa digitale Fotos auf einer CD haltbar wären oder wie lange ein Urlaubsfilm auf einer gebrannten DVD überlebt, irreführend. Es komme sehr stark auf die Lagerbedingungen an: Höhere Temperaturen, Luftfeuchte und Sonnenlicht beschleunigen den Zerfallsprozess der Aufnahmeschicht, die bei einmal beschreibbaren Medien aus einem organischen Farbstoff (Dye) besteht. Zudem hat der für die Medien verwendete Materialmix einen sehr großen Einfluss auf das Haltbarkeitsdatum, wie die Forscher des NIST in einem kurzen Belastungstest feststellten.

Dazu setzten die Forscher verschiedene CD-R- und DVD-R-Typen hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit aus und bestrahlten sie mit Metallhalogenid-Lampen, deren Lichtspektrum dem der Sonne ähnelt. Als wichtigsten Parameter für die Lesbarkeit sehen die Forscher den Jitter an, der Längenvariationen der gebrannten Markierungen angibt. Als Folge steigen ab einem bestimmten Level die Fehlerraten der CD (BLER) und DVD (PI Sum 8) an. Wenn diese einen gewissen Grenzwert überschreiten, können bereits erste Lesefehler auftreten und der Rohling überschreitet sein Haltbarkeitsdatum.

In dem Belastungstest schnitten CD-Rs mit einem Phthalocaynin-Dye am besten ab, deren Reflexionsschicht zusätzlich aus einer Gold-Silber-Legierung bestand. Medien mit einem Cyanin-Dye erwiesen sich zwar als Lichtresistent, reagierten jedoch empfindlich auf hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten. Am empfindlichsten erwiesen sich CD-Rs mit einem Azo-Dye. Zwar lassen die Belastungstests keine unmittelbaren Rückschlüsse auf die Haltbarkeit zu, dennoch überrascht das schlechte Abschneiden der Azo-Medien und steht im Widerspruch zu Aussagen des Medienherstellers Verbatim, der seine Azo-Discs mit einer besonders hohen UV-Beständigkeit und Haltbarkeit bewirbt.

Bei DVD-Rs sind nach Angaben der NIST-Forscher bisher zu wenig Informationen zu den Zusammensetzungen und den Dyes bekannt, als dass man hier zuverlässige Aussagen machen könnte. Zudem änderten sich derzeit die Dye-Mischungen häufig, da die Hersteller die Produktionsprozesse weiter optimieren.

Als größtes Problem für den Anwender sehen die NIST-Forscher jedoch die Unübersichtlichkeit des Rohlingsmarktes an. So wechseln viele Marken häufig den Hersteller und damit auch die Zusammensetzung der Rohlinge, ohne dass dies an der Verpackung sichtbar wäre.

Nach den bisherigen Ergebnissen der Belastungstests halten die NIST-Forscher einige Medientpyen für geeignet, um wichtige Daten von Banken, Krankenhäusern und Versicherungen über Jahrzehnte zu speichern. Allerdings sind dazu weitere umfangreichere Tests nötig, die nicht nur die Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen messen, sondern konkrete Aussagen über die Archivierbarkeit zulassen. Dazu hat das NIST zusammen mit der DVD Association (DVDA) die Government Information Preservation Working Group gegründet, die mit der optischen Speicherindustrie zusammenarbeiten und Anforderungen definieren soll, die CD-Rs und DVD-Rs erfüllen müssen, damit sie Daten für eine gewissen Mindestanzahl von Jahren speichern. Außerdem will das NIST einen Test entwickeln, mit denen die Hersteller ihre Medien auf diese Anforderungen hin einfach überprüfen können.

Bisher sind solche Tests sehr aufwendig und beruhen auf der Messung einer großen Anzahl von Medien, die über mehrere Monate in Klimaschränken aufbewahrt werden. So schreibt der Internationale Standard ISO 18921 pro Testkandidat 80 Prüflinge vor, die unter fünf verschiedenen Temperatur- und Luftfeuchtebedingungen mehrere hundert Stunden in einer Klimakammer verweilen müssen. Dieser hohe Messaufwand übersteigt jedoch die Möglichkeiten vieler Hersteller, Institute und Messlabors bei weitem. Die Vorhersage der Langlebigkeit beruht auf den Modellen des schwedischen Chemikers Svante August Arrhenius und kann allenfalls mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit getroffen werden. Kratzer und Beschädigungen durch grobe Behandlung der Medien -- wie sie im Alltag häufiger zu beobachten sind -- berücksichtigen solche Ansätze nicht.

Unerwähnt lassen die NIST-Forscher die Rolle der Brenner. So hängen Jitter und Fehlerrate, die ein Rohling direkt nach dem Brennen hat, sehr stark davon ab, wie gut der Laser auf den jeweiligen Rohling abgestimmt wurde. Ein schlecht gebrannter Rohling bietet nur wenig Spielraum für weitere Verschlechterungen durch Temperatur- oder Feuchtigkeitseinflüsse und ist deshalb sehr viel kürzer haltbar als ein optimal gebrannter Rohling. Pauschale Aussagen wie "Dieser Rohling hält 50 Jahre" sind daher unseriös, da die tatsächliche Lebensdauer von vielen Faktoren abhängt und mit Hilfe der Arrhenius-Methode allenfalls statistisch vorausgesagt werden kann. (hag)

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