編按：「磁帶」一度從80年代蝦趴到90年代、更可說是蘋果電腦經典產品ipod的始祖！本文旨在讓00後的讀者認識這個傳奇發明、90後的朋友溫故知新、80後的朋友以古鑑今！
《咒術迴戰》中的七海健人有云：「枕邊掉的頭髮越來越多，喜歡的夾菜麵包從便利商店消失，這些微小的絕望不斷積累，才會使人長大。」——泛科《童年崩壞》專題邀請各位讀者重新檢視童年時期的產物，讓你的童年持續崩壞不停歇 ψ(｀∇´)ψ
你看過下面的酷東西嗎？對稍有年紀的讀者來說，它乘載了滿滿的青春回憶。但對年輕的讀者來說，卻可能看都沒看過⋯⋯
這東西的名稱是「磁帶」，可用來記錄各類資訊。1980 ~ 1990 年代是它的黃金年代，從音樂影視到電腦資料，都是用磁帶做為儲存媒介。各大科技公司也針對磁帶設計出不少經典的影音播放器，例如大名鼎鼎的 Sony Walkman 隨身聽。但隨著 MP3 等儲存媒介飛速發展，磁帶逐漸遭市場淘汰，也讓不少人都認為它跟 BB call 一樣走入歷史。但事實上，磁帶不僅沒有消失，甚至在專業領域浴火重生，成為許多高科技公司和科學單位所仰賴的重要儲存工具。接下來，讓我們一起來看看磁帶的前世與今生吧！
磁帶的作用原理
在講磁帶的歷史前，我們得先了解磁帶背後的作用原理。
磁帶是磁儲存 (Magnetic storage) 的一種方式，那甚麼是磁儲存呢？簡單來說，是將資料儲存在磁性媒介上的技術。
磁儲存背後所應用的原理是「電磁感應」和「電流磁效應」。電磁感應是磁場的變化會產生電流的「磁生電」效應；電流磁效應則是電流的變化會產生磁場的「電生磁」效應。這兩種效應就讓科學家對資料記錄產生的新想法：既然電可生磁、磁也可生電，那將電訊號轉換成磁場並記錄在磁性物質上，之後再用這些被記錄的磁場轉換回電訊號，不就能實現資料的儲存和輸出嗎？而這個想法正是磁儲存的基本原理。
當我們要寫入資訊的時候，訊號所產生的電流會讓記錄頭 (Record head) 的電磁鐵產生磁場，而這個磁場就會改變磁帶上磁粉的排列方式，如此便將資訊以磁場排列的方式記錄下來。而要讀取的時候只要反過來，讓讀取頭 （Playback head）根據磁粉排列所產生的磁場反向產生電流，就能將資訊讀出了。
磁帶發展史
1888 年，美國的工程師 Oberlin Smith 發表文章，認為應用電磁感應和電流磁效應的原理，就能設計出磁儲存的留聲機，不過 Smith 並沒有將他的想法付諸實現。而丹麥的工程師 Valdemar Poulsen 根據 Smith 的文章，在 1898 年成功設計出第一款應用磁儲存的留聲機，不過他使用的是磁性物質是細鋼絲而非磁帶。
Poulsen 的發明是磁儲存技術的重大突破，不過人們很快就發現用細鋼絲來記錄聲音的效率並不高，而且儲存不易，於是不少科學家紛紛投入研究改良。當時大部分的科學家都把改良的重點放在細鋼絲上，而德國的工程師 Fritz Pfleumer 則另闢蹊徑。Pfleumer 認為既然是要記錄磁場，那把細鋼絲改為塗上帶有磁粉的紙帶，理論上也有記錄效果，而且這樣便於製造和儲存，而後續的實驗證實他的想法沒錯。於是在 1928 年，Pfleumer 設計出世界上第一款磁帶錄音機。
1935 年，德國 AEG 公司得到 Pfleumer 的授權，開始量產磁帶錄音機 – Magnetophon。不過 Magnetophon 不僅昂貴而且也很難操作，因此只有軍方在使用。但在二次大戰後，隨著錄音磁帶在世界各地的使用率上升，越來越多公司開始研發更好的磁帶錄音機。
1958 年，美國的 RCA 公司開發出第一款盒式錄音磁帶，用塑膠外殼保護磁帶，並設計成可翻面播放。該產品的錄音時長和品質都與後來的卡式錄音帶相當，但因體積過大，並未在市場上獲得成功。不過該錄音磁帶卻成為其他公司產品研發的重要參考指標。
1962 年，飛利浦公司發明了緊湊型磁帶，也就是我們所熟悉的「卡式錄音帶」，並於次年開始在歐洲市場被使用。當時在市場上流通的錄音磁帶有很多格式，而飛利浦公司為了搶佔市場，在 1964 年公開了卡式錄音帶的專利與格式，讓所有廠商都能免費使用。這一舉動確實讓飛利浦的卡式錄音帶一躍成為市場主流，其主要競爭對手 – 日本的索尼也不得不放棄自己的錄音帶發展計畫。
卡式錄音帶成為市場主流後，很快就被應用在流行音樂的播放上，而各家公司也積極地推出更好的音樂播放器。索尼雖然沒有開發出屬於自己的錄音帶，但他們在 1979 年推出世界上第一款卡式錄音帶隨身播放機 – Walkman。Walkman 的出現將卡式錄音帶推向高峰，索尼也靠卡式錄音帶和 Walkman 賺進大筆鈔票。
不過正所謂「盛極而衰」。隨著光碟和 MP3 格式在 1990 年代出現，卡式錄音帶和播放器就逐漸被 CD 和 CD 播放器所取代。2001 年，蘋果公司推出的 iPod MP3 隨身聽更是打下 Walkman 的龍頭寶座。之後卡式錄音帶就逐漸淡出大眾的生活。雖然卡式錄音帶確實退出歷史舞台，但磁帶卻沒有消失。在其他領域中，磁帶仍舊發光發熱！
磁帶的今生——數據磁帶
雖然磁帶是為了記錄聲音所開發的，但它也能記錄電腦數據。1951 年，磁帶首次被應用在記錄電腦數據上。雖然當時使用的磁帶體積非常大，能記錄的資訊也很少，但其潛力仍被科技巨頭 IBM 所看上。隨著 IBM 不斷對磁帶進行改良，1970 年代開始，電腦用磁帶 (或稱數據磁帶) 成功進入商業市場，其體積與價格不僅都是一般家庭所能負擔的，也成為個人電腦儲存數據的標準配備。
但隨著光碟和硬碟的快速發展，數據磁帶在 2000 年以後也逐漸淡出電腦數據儲存的領域。正當許多人認為，數據磁帶也和卡式錄音帶一樣要退出歷史舞台時，它卻走出嶄新的一條路。
講到電腦數據的儲存，我們首先都會想到硬碟和固態硬碟，畢竟你我現在都在用，那磁帶是如何回到這領域上呢？這得益於 IBM、惠普和希捷三家公司於 1997 年聯合建立的磁帶協議——線性磁帶開放技術 （Linear Tape Open, LTO）。LTO 簡單來說是由三家公司共同開發的磁帶技術，旨在提升磁帶的性能。LTO 也像蘋果的 ios 系統一樣會定期發布新的版本，目前最新的 LTO – 9 數據磁帶，其數據的讀寫能力已不輸硬碟，而且儲存容量更達到 18 TB (若數據經壓縮後，容量可達 45 TB )。另外比起硬碟和固態硬碟，數據磁帶在資料儲存上有以下三個優勢：
- 網路防駭：磁帶需要磁帶機才能讀寫數據，而磁帶平時都是放在磁帶庫裡做保存，這種狀態等同設下了物理防護來隔絕駭客的攻擊，讓數據丟失和被篡改的機會降低。
- 資料保存：磁帶的損毀如斷裂也會丟失數據，但斷裂後的磁帶重新接上後，僅造成數百 MB 的數據損失。對於存放數據量為 TB 等級的專業儲存設備來說，這點損失可說是小事一樁。而硬碟的損毀非常容易導致數據的整個丟失，就專業儲存設備來說很嚴重。
- 成本低廉：1 TB 容量的硬碟售價約為 50 美元，相同容量的磁帶價格僅需 5美元。而且磁帶比硬碟更耐用，一般硬碟的壽命約為 10 年，而磁帶只要保存得當，數據保存數十年不是問題；另外硬碟運行需要電力（有時需要針對硬碟的發熱準備額外的降溫設備），而磁帶本身不耗電，只有在磁帶機中讀寫數據時才需耗電，因此比起硬碟更節省電力。
這些優勢讓有著巨量數據的科技公司 （如 Facebook 和 Google）和科學單位（CERN 和 NASA），甚至是對數據安全性有較高要求的機構 （如銀行和國家檔案館）都選擇使用磁帶來儲存數據。
2011 年，Google 的信箱 Gmail 因一次更新的 Bug，意外地刪除了 40000 多個賬戶的郵件。雖然 Google 一直有在多個數據中心用硬碟儲存數據副本，但仍有部分數據無法恢復。所幸這些數據都有備份到數據磁帶裡，才得以恢復。
看到這兒，估計有些讀者已經想入手一塊 LTO 的數據磁帶了。不過別著急，上面的優點只針對有一定財力的公司和機構，一般大眾可享受不到這些好處。
首先磁帶是比硬碟便宜很多沒錯，但磁帶機可不便宜，磁帶機的價格至少都是幾千美元起跳。另外磁帶雖然能保存很久，但那是在恆溫、恆濕的專門儲存空間，想必你不會為了磁帶專門設立這樣的環境。所以數據磁帶的優點放在一般大眾的需求上，反而變成缺點。因此在一般的資料儲存上，硬碟和固態硬碟依舊是把磁帶壓在地上打。不過倒不是磁帶不先進，而是它先進到我們的錢包配不上它⋯⋯
隨著網路的快速發展，網路所產生的數據量已越來越高。根據國際數據資訊公司的資料顯示，網路的數據正以每年 30% – 40% 的速度增長，但目前硬碟容量增長的速度不到這個速度的一半。而數據磁帶的儲存容量正以每年 33% 的速度增長，並且沒有放緩的跡象。同時隨著磁帶機的發展，現在數據磁帶的讀寫速度已不輸固態硬碟了。因此不少人認為，磁帶很有可能成為未來儲存大數據的首選。
一些技術和發明從我們的日常生活中消失，往往是因為它們跟不上時代。但磁帶的例子告訴我們，它從我們的生活中消失後，反而在資料儲存的領域上變得更先進了。而磁帶做為我童年記憶的一環，看到它不僅沒有被時代淘汰，至今仍在專業領域上發光發熱，也讓我感到欣慰。
當然不只磁帶，同樣逐漸被遺忘的光碟，或許未來突然來個重大的技術突破，讓它來個絕地大反攻，再次稱霸資料儲存界也不是沒有可能！
windmill
鄭國威 Portnoy
