Surfen im Datenmeer

Von Datenverfall (d. h. dem Umstand, dass Daten durch Beschädigung unbrauchbar werden können) bleibt kaum jemand verschont: Speichermedien unterliegen einem Alterungsprozess. Bei Kopierfehlern drohen Datenverluste. Die Sicherung von Computerdaten für künftige Generationen ist eine fortlaufende Herausforderung für die Menschheit. Erfahren Sie mehr über die Problematik der Datenspeicherung und des Datenverfalls und was man dagegen tun kann.

Woher kommt nur diese Masse an Daten? Schon immer hatte der Stand der Technik einen wesentlichen Einfluss auf die Datenmenge, die zu einer bestimmten Zeit aufbewahrt wurde. Dies wird deutlich, wenn man die Entwicklung von Datenträgern und das Wachstum der Speicherkapazität im Laufe der Jahrhunderte betrachtet.

1965 postulierte Gordon Moore, einer der Gründer von Intel, dass sich die Anzahl der Transistoren in einem Schaltkreis etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Eine ähnliche Entwicklung hat sich in der Folge auch für die erreichten Speicherdichten bestätigt: Die Kapazität von Datenträgern ist dramatisch gewachsen, während die Größe der Speichermedien immer weiter geschrumpft ist. Wenngleich dieser Trend in den vergangenen Jahren stagnierte, scheint die digitale Zukunft dennoch endlose Möglichkeiten bereitzuhalten.

Die heutige wissenschaftliche Forschung versucht, Lösungen zu finden, um den Datenverfall zu stoppen und die Haltbarkeit der Datenträger zu verlängern. Bei der holografischen Speicherung werden Daten beispielsweise in winzigen Hologrammen gespeichert, die in mehreren Schichten angeordnet sind. 3 Ein noch extremeres Szenario sieht die Codierung eines einzelnen Bits in einem quantenmechanischen System wie einem Elektron vor, das von einem Quantencomputer gelesen werden kann. Auch die Haltbarkeit von Daten ist Gegenstand der Forschung. So entdeckten Wissenschaftler der University of Southampton eine Möglichkeit, um Daten in fünf Dimensionen auf einem nanostrukturierten Glas zu speichern, das Milliarden Jahre überdauern könnte. 4 Ähnlich futuristische Forschungsarbeiten werden an der ETH Zürich durchgeführt, wo es gelungen ist, Daten in der Form von DNA zu codieren und sie damit quasi für die Ewigkeit aufzubewahren. 5

Wie die Geschichte zeigt, ist die Entwicklung der Datenspeicherung vielschichtig und von raschen Veränderungen geprägt. Die Frage, die es zu beantworten gilt, bleibt jedoch stets die gleiche: «Wie kann ich meine Daten so einfach wie möglich und so lange wie nötig speichern?» Letztlich sind die Daten – genauso wie alle Datenträger – von Menschen gemacht und damit auch vergänglich. 6

Moderne Datenträger haben sich bei der Aufbewahrung von Informationen in vielfältiger Weise als sehr hilfreich erwiesen. Dennoch ist die Gefahr des Verlusts wichtiger Daten für die Menschheit nicht gebannt, denn viele Daten liegen nur in digitaler Form vor und können nur mit der jeweils passenden Technologie wieder nutzbar gemacht werden. Im Kampf gegen den Datenverfall wurden Informationen praktisch seit Erfindung der Schrift immer wieder auf neuere und noch modernere Speichermedien übertragen. Um die so erhaltenen Daten nutzen zu können, ist aber mehr nötig: Geeignete Software zur Wiedergabe muss vorhanden sein sowie grundlegende Angaben dazu, um was für Daten es sich handelt.

Theoretisch sollten digitale Daten unverwundbar sein. Damit wiegen wir uns jedoch in falscher Sicherheit. Häufig glaubt man, was digital ist, sei sicher. Doch auch moderne Datenträger sind nicht gegen Zersetzung und Zerfall gefeit. Oft sind sie sogar noch anfälliger dafür als Papier und ihre Nutzung ist viel stärker abhängig von bestimmten Technologien.

Jeder hat es schon erlebt: Datenträger werden älter, und Daten gehen in der einen oder anderen Form verloren. Von den Urlaubsbildern wurde keine Sicherheitskopie gemacht, und die VHS-Kassette lässt sich nicht mehr abspielen. Ein öffentliches Beispiel, das in einem kürzlich erschienenen Artikel diskutiert wurde 8 , stammt von der Gruppe für terrestrische Ökosysteme 9 an der ETH Zürich unter der Leitung von Professor Andreas Fischlin. 10 Ihre interdisziplinäre Forschung nutzte verschiedene Datenquellen. Dadurch musste die Gruppe bei der Verwaltung ihres Forschungsprojekts besondere Herausforderungen bewältigen. Ein wesentliches Thema waren die laufenden Feldmessungen, die seit 1949 im Rahmen eines Projekts zur Beobachtung von Raupen des Lärchenwicklers – eines Schmetterlings - über die gesamte Länge der Alpen durchgeführt wurden. 11 Seit das Projekt ins Leben gerufen wurde, wurden konsequent die modernsten verfügbaren Methoden der jeweiligen Zeit genutzt. So wurden die gesammelten Daten im Laufe der vergangenen Jahrzehnte auf Datenträgern wie Lochkarten, Papierbändern, Magnetband-Kasetten etc. gespeichert. Ende der 1970er-Jahre wurde eine projekteigene Datenbank entwickelt. Der hohe Personaleinsatz und die hohen Kosten für die Verlagerung des Datenbanksystems auf einen modernen Host führten jedoch zu seiner Einstellung.

Trotz bester Absichten und Planungen machte der Datenverfall es den Forschern aufgrund von «Software-Erosion» - also eines schrittweisen Veraltens der benötigten Software - schliesslich unmöglich, gewisse Daten wieder korrekt aufzurufen. Letztlich konnte die Mehrzahl der Daten nur noch in Rohform gerettet werden. Einer der Hauptgründe für den Datenverlust ist nach Ansicht von Professor Fischlin die Alterung der Speichermedien:

Was darüber hinaus nötig ist, um die vorhandenen Daten auch nutzbar zu halten, hängt von ihren genauen Eigenschaften ab. Wird vielleicht eine bestimmte Software benötigt oder gibt es anderswo wichtige Informationen zum Verständnis? Solche Abhängigkeiten müssen für eine spätere Nutzung bekannt sein.

Die Geschichte ging für die Gruppe für terrestrische Ökosysteme an der ETH Zürich dennoch weitgehend gut aus: Mit viel Zeit- und Personalaufwand konnten die meisten Daten wiederhergestellt werden. Einige Teile sind allerdings noch immer nicht lesbar, weil die Hardware, die zum Lesen der Datenträger benötigt wird, nicht mehr verfügbar ist und daher individuelle Lösungen entwickelt werden müssen. Die Arbeiten sind daher noch nicht abgeschlossen.

Die Erhaltung der langfristigen Auffindbarkeit und Nutzbarkeit von relevanten Daten an der ETH Zürich und die Unterstützung der Mitarbeitenden und Forschenden bei der Nutzung und Erhaltung ihrer Daten sind wesentliche Aufgaben der Fachstelle Digitaler Datenerhalt an der ETH-Bibliothek. Mit dem ETH Data Archive bietet die ETH-Bibliothek eine Infrastruktur für die mittel- und langfristige Erhaltung von digitalen Daten. Die Fachstelle Digitaler Datenerhalt ist dabei Ansprechpartnerin für technische und konzeptionelle Fragen zur elektronischen Langzeitarchivierung und zum Datenmanagement. Darüber hinaus unterstützt sie die Forschenden bei der Verwaltung und Veröffentlichung ihrer Daten sowie bei der Umsetzung der Vorgaben der Richtlinien für Integrität in der Forschung an der ETH Zürich. 12 Auch wenn es um die Auswahl des am besten geeigneten Dateiformats geht, kann man sich bei der Fachstelle beraten lassen. Damit ist sie Teil eines wachsenden Netzwerks von Institutionen, die es braucht, um dem Datenverfall Einhalt zu gebieten.