Cyfrowe dziedzictwo: skuteczność emulacji w zachowaniu kolekcji historycznego oprogramowania

Autor: Karol Król

Wydaje ci się, że podróż w czasie jest niemożliwa? A może myślałeś, że gry komputerowe, w które grałeś kilkadziesiąt lat temu przepadły bezpowrotnie? Nic bardziej mylnego. Inicjatywa Internet Archiwe udostępnia kolekcje cyfrowego oprogramowania. Dostęp nie jest limitowany. Od użytkownika wymagane jest jedynie urządzenie z dostępem do Internetu.

Abstrakt: Cyfrowe artefakty mają istotną wartość historyczną, która wraz z upływem czasu będzie jedynie rosnąć. Świat poszukuje sposobów, w tym regulacji prawnych, technik, narzędzi, metod i procedur, które umożliwiłyby instytucjonalną archiwizację i udostępnianie danych cyfrowych. Ma to swoje wady i zalety. Ujednolicony i skonsolidowany sposób archiwizacji i udostępniania danych pozwala na zachowanie większej ilości danych. Budzi także obawę przed świadomą i ukierunkowaną selekcją danych, które miałby zostać zachowane. Instytucjonalny moloch archiwistyczny mógłby w pewnym momencie przerodzić się w narzędzie wpływu, a jego decydenci mogliby „wymazywać przeszłość” lub przeznaczać do archiwizacji „jedynie słuszne dane”. Tymczasem archiwizacja odbywa się także oddolnie. Archaiczny sprzęt i oprogramowanie są utrzymywane przez użytkowników-domowników, lub społeczności fanów, wszystko to z zamiłowania i sentymentu. Wszakże uruchomienie gry przed autentycznym komputerem z procesorem Intel (80)486(dx) jest zupełnie innym doznaniem niż nawet najlepsza emulacja na „obowiązującym” sprzęcie. Nie zmienia to faktu, że emulacja pozostaje skutecznym i efektywnym sposobem zachowania cyfrowych kolekcji, w szczególności gier komputerowych. W artykule przytoczono przykład emulacji historycznych gier komputerowych, które są przechowywane w cyfrowych archiwach Internet Archive, jako sposobu ich zachowania i udostępniania.
Słowa kluczowe: cyfrowe dziedzictwo, emulacja, migracja, cyfrowe artefakty, archiwizacja danych, historyczne oprogramowanie, oprogramowanie vintage, antyczne oprogramowanie

Era utraconych danych

Allison M. Hudgins [2011] zadała (retoryczne?) pytanie: Czy dzieci za pięćdziesiąt lat będą mogły grać w Super Mario World? Co ważniejsze, czy historycy będą mieli w przyszłości możliwość analizy gier komputerowych, a także innego oprogramowania i różnych treści cyfrowych, które wywarły znaczący wpływ (kulturowy) na społeczeństwo przełomu wieków? Jeśli nie zostaną podjęte znaczące działania konserwatorskie mogą one zniknąć bezpowrotnie, szybciej, niż mogłoby się wydawać.

Starzenie się sprzętu i oprogramowania

Utrata danych, które w większości zapisywane są (obecnie) w formie cyfrowej stała się problemem cywilizacyjnym. Dane zapisane na taśmach magnetycznych czy też pliki starannie nagrane na dyskietkach komputerowych są obecnie nieczytelne. Nie tylko zniknęły same dyskietki, ale także programy, systemy operacyjne i maszyny, które je zapisywały. Pliki zapisane na archaicznych nośnikach mogą pozostać nietknięte, lecz dostęp do nich jest utrudniony lub niemożliwy. Niebawem pliki te można będzie traktować, jakby nigdy nie istniały [Brand 1999]. Dla kolejnych pokoleń mogą być one artefaktem z przeszłości.

Przechowywanie danych cyfrowych jest łatwe. Zapewnienie ich dostępności i użyteczności nie jest (cyt. Digital storage is easy; digital preservation is not.) [Brand 1999].

Inżynieria odwrotna, emulatory sprzętu i oprogramowania oraz inne mechanizmy mogą zostać wykorzystane do „wskrzeszenia wycofanych plików”, których format nie jest już obsługiwany (cyt. Reverse engineering, emulators of obsolescent hardware or software and other mechanisms might be used to extend the utility of “retired” data whose format isn’t any longer supported.) [Cerf 2011].

Migracja danych

Zachowanie obiektów cyfrowych jest realizowane m.in. poprzez migrację i emulację [Anderson i in. 2010]. Migracja to proces przekształcania plików cyfrowych z jednego formatu na drugi format, adekwatny do obowiązującego oprogramowania i sprzętu. Zmiana formatu ma umożliwić dostęp do treści pliku w najprostszy możliwy sposób w danym momencie. Migracja przedkłada dostęp nad oryginalność, niezmienność pliku [Pearson i del Pozo 2009]. Migracja polega na zmianie danego formatu pliku na inny format, nowszy, obowiązujący, możliwy do powszechnego odtworzenia, uruchomienia. Migracja dopuszcza zmianę oryginalnego formatu i charakteru pliku. Zatem po wielu migracjach określenie oryginalnych atrybutów pliku (pliku wyjściowego) może być trudne lub niemożliwe. Podczas migracji niepowtarzalne właściwości pliku mogą zostać utracone.

Migracja i emulacja mają wiele zalet, choć są także krytykowane: w dłuższej perspektywie migracja może być kosztowna, przez co nieopłacalna, a także podatna na błędy, częściowo udana, a nawet w pewnym momencie niemożliwa do przeprowadzenia [Rothenberg 1999]. Każda migracja danych, każda zmiana formatu, każde przetworzenie czy konwersja sprawiają, że obiekt wyjściowy oddala się od oryginału [Bearman 1999].

Emulacja i emulatory: wernakularni archiwiści

Możliwe jest migrowanie złożonych, interaktywnych gier fragmentarycznie, z platformy na platformę, a proces ten można kontynuować w nieskończoność. Byłoby to jednak czasochłonne i pracochłonne, co stawia całość pod znakiem zapytania. Tymczasem emulacja jest rozwiązaniem, które pozwala na udostępnienie dużej liczby rozmaitych obiektów cyfrowych zależnych od danej (przestarzałej) platformy sprzętowej na platformie zastępczej [Gladney 2008].

Emulacja to odtworzenie danego ekosystemu cyfrowego złożonego z oprogramowania i sprzętu. Ekosystem ten jest charakterystyczny dla danej epoki cyfrowej i umożliwia uruchomienie oprogramowania z tej epoki. Wszystko to odbywa się w ekosystemie obowiązującym, aktualnym, który nie pozwala na uruchomienie oprogramowania archaicznego, z poprzednich epok, niezgodnego z obowiązującym standardem. Emulacja to proces tworzenia „wirtualnego” (emulowanego) odpowiednika oryginalnego środowiska, które jest wykorzystywane do uzyskania dostępu do plików o konkretnych atrybutach. Emulacja danego środowiska odbywa się na nowoczesnym sprzęcie i oprogramowaniu. Emulacja umożliwia zachowanie dostępu do oryginalnej zawartości plików (bez zmiany tej zawartości) przy pomocy emulowanego komputera. Emulacja nie zmienia formatu pliku (co może mieć miejsce przy migracji), zatem nie powoduje zmian lub strat w jego zawartości [Pearson i del Pozo 2009]. Emulacja oferuje logiczną możliwość doskonałego odtwarzania cech behawioralnych przestarzałej platformy sprzętowej w obecnym systemie (cyt. Emulation offers the logical possibility of perfectly reproducing the behavioral characteristics of an obsolete hardware platform on a current system.) [Anderson i in. 2010, s. 114]. Według Branda [1999] emulatory to wernakularni archiwiści (w znaczeniu: anonimowi archiwiści), którzy są jedyną nadzieją na przyszłość archiwistyki złożonych artefaktów cyfrowych (cyt. Vernacular archivists such as the emulators are one hopeful wave of the future).

Jeszcze do niedawna informacje były trudne do skopiowania. Użytkowicy cenili kopie i dbali o nie. Dziś kopie (cyfrowe) są tak powszechne, że często uważane są za bezwartościowe i coraz mniej uwagi poświęca się ich zachowaniu przez dłuższy czas.

„Nie zapomnij o trwałej kopii zapasowej – podczas gdy trwałość bitów jest wciąż dyskusyjna (czytaj bit rot), zapis lub wydruk na papierze ma dużą stabilność” (cyt. And don’t forget atomic backup – while the durability of bits is still moot, the atoms in ink on paper have great stability) [Brand 1999].

Zdolność do dokładnego odtwarzania materiałów cyfrowych ograniczana jest przeważnie przez możliwości emulatora: chociaż obecnie możliwe jest odtworzenie szerokiej gamy maszyn, rodzajów i kombinacji oprogramowania i sprzętu, które mogą być dokładnie emulowane, nie we wszystkich przypadkach możliwa jest skuteczna emulacja. Niektóre oprogramowanie może zawierać protokoły ochrony przed kopiowaniem lub protokoły aktywacji, które mogą ograniczyć lub nawet uniemożliwić ich działanie w emulowanym środowisku [Pearson i del Pozo 2009].

Internet ma charakter fraktalny, „nieskończenie złożony” – niekończące się połączenia są przeciwieństwem liniowości i centralizacji. Stanowi to wyzwanie dla archiwistyki. Pojawia się zatem pytanie: czy sieć jest „niezmiernie silna” i nieśmiertelna, czy też jest najbardziej efemerycznym artefaktem cyfrowym ze wszystkich?*

*(cyt. With the net, preservation goes fractal –Infinitely branched instead of centralized. But that leaves the question: Is the net itself profoundly robust and immortal, or is it the most ephemeral digital artifact of all?) [Brand 1999].

Nie bez znaczenia jest fakt, że emulacje same w sobie mogą być klasyfikowane jako „formaty plików”, i jako takie podlegają tym samym regułom (starzenia się), co inne treści cyfrowe. Co ważne emulacja zapewnia jedynie ograniczoną reprodukcję oryginalnego środowiska dostępu. Istnieją pewne elementy dotykowe lub wejściowe, których dokładne odtworzenie może być niemożliwe [Pearson i del Pozo 2009].

Archiwizacja gier komputerowych

Emulacja została zaadaptowana przez społeczność zajmującą się zachowaniem gier komputerowych w szerszym zakresie niż w przypadku innych obiektów cyfrowych, korzystając z dużej liczby rozwiązań już istniejących i udostępnianych w domenie publicznej. Architektura MAME, która umożliwia emulację dużej liczby gier arkadowych, jest dobrze znana [Pinchbeck i in. 2009].

Konserwacja gier (komputerowych) jest często fragmentaryczna. Biblioteki i archiwa narodowe nie mają obecnie spójnych strategii zbierania danych, a na pewno nie mają na celu zachowanie dostępu i funkcjonalności środowiska wykonawczego (oprogramowania i sprzętu). Prywatni kolekcjonerzy i strony internetowe społeczności fanów odgrywają ważną rolę w zapewnianiu dostępu do archaicznych tytułów, jednak nie są to działania metodyczne i systematyczne, abstrahując od niedoskonałości technicznych, wątpliwości prawnych i problemów z dostępnością [Pinchbeck i in. 2009].

Archiwizacja gier komputerowych nie sprowadza się jedynie do ich zachowania, zarchiwizowania czy też utrwalenia kopii, a samo granie w gry wideo nie może być sprowadzone do „klikania”. Gry wideo traktowane są często jako forma rozrywki, podczas gdy wywarły one znaczący wpływ (m.in. kulturowy) na społeczeństwo przełomu wieków [Connolly i in. 2012]. Siły zbrojne wykorzystują gry wideo jako symulatory treningowe (serious gaming) oraz formę „prezentacji i promocji”. Gry tego rodzaju nie służą rozrywce, jedynie edukacji lub treningowi różnych umiejętności. Gry edukacyjne, takie jak: symulatory chorób, symulatory negocjacji biznesowych lub pola walki pozwalają lepiej przygotować odbiorcę do sytuacji, które może zastać w rzeczywistości.

Czy pytanie, które postawiła Allison M. Hudgins [2011] jest właściwe? Po pierwsze gry komputerowe (na konsole także) nie są przedmiotem zainteresowania tylko i wyłącznie dzieci (młodzieży). Gry wideo posiadają fanów w każdym wieku i różnej płci [Fromme 2003, Griffiths i in. 2004, Hartmann i Klimmt 2006, Festl i in. 2013]. Po drugie – czy za, przyjmijmy, 50 lat „dzieci”, które będą wtedy dorastać będą zainteresowane grą w Super Mario, w wydaniu archaicznym? Istnieje duże prawdopodobieństwo, że nie będą tym zainteresowane z uwagi na postępujące różnice kulturowe, cywilizacyjne, sprzętowe, ale także z powodu prozaicznego – nie będą w ogóle wiedzieć o przeszłości (historii) gier wideo. Można przyjąć, że jedynie niewielka grupa wytrwałych pasjonatów, badaczy, będzie zainteresowana eksploracją archaicznych zbiorów. Nie znaczy to jednak, że zbiory te nie powinny być rozszerzane, przechowywane i ogólnodostępne.

Gdyby nie działania retrograczy, liczne tytuły z lat 80. XX wieku zapewne nie przetrwałyby do dzisiaj. Środowiska te skupiają się przede wszystkim na emulacji jako metodzie udostępnienia gier nowym pokoleniom graczy [Garda 2014, s. 124].

Archiwizacja gier komputerowych, czy też oprogramowania w ogóle, nie jest łatwa. Jednym z problemów jest fizyczne pogorszenie się gier i brak czasu na zapisanie pewnych formatów. Jednak poważniejsze wyzwania wynikają z braku zainteresowania archiwizacją gier, ograniczeń wynikających z ochrony praw autorskich i wysokich kosztów związanych z ich ochroną [Hudgins 2011]. Brandt [1999] zwrócił uwagę, że problem zachowania danych cyfrowych wydaje się nie mieć natury technicznej czy też technologicznej. Istnieją techniki i narzędzia, które umożliwiają zapobieganie takim problemom jak rozpad danych (bit rot). Problem tkwi w braku cyfrowej kultury i nawyków wspierających zachowanie danych.

Zarchiwizowane materiały, w tym cyfrowe, dają wgląd w przeszłość, rzucając światło na przeszłość kultury, genezę wydarzeń. Czy gry wideo spełniają taką rolę i czy zasługują na ochronę?

Zachowanie (danych cyfrowych) oznacza utrzymywanie przechowywanych informacji – skatalogowanych, dostępnych i użytecznych na bieżących nośnikach, co wymaga ciągłego wysiłku i wydatków. Bieżąco wytwarzane i aktualne informacje mają wartość ekonomiczną. Trudno o biznesowe przesłanki przemawiające za utrzymywaniem archiwów. Twórcy lub kolekcjonerzy informacji cyfrowych rzadko mają wystarczającą motywację lub umiejętności, albo na tyle wytrwałości, aby przechowywać wszystkie materiały cyfrowe. Jest to zadanie długofalowe, z którym zmagają się przeważnie organizacje non-profit, biblioteki, uniwersytety i agencje rządowe. Nie ułatwia tego rosnąca złożoność cyfrowych artefaktów. Patrzenie na ekran nie jest tym samym, co doświadczanie samego medium. Oglądanie gry komputerowej to nie to samo, co sama gra. Z tego powodu archiwiści przywiązują coraz więcej uwagi do metadanych – cyfrowych informacji o artefakcie na temat tego czym jest i jak działa [Brand 1999].

Zagrasz w Doom?

Cyfrowa biblioteka Internet Archive bywa najczęściej przedstawiana przez pryzmat Weyback Machine – usługi gromadzenia i udostępniania archiwalnych kopii witryn internetowych. Tymczasem Internet Archive gromadzi i udostępnia rozmaite zasoby multimedialne np. archiwa telewizyjne lub audycje radiowe z lat 50. XX wieku, ale także niezliczoną liczbę archaicznych gier komputerowych.

Rycina 1. Internet Archive, Classic PC Games — DOOM (zrzut ekranu). Emulacja gry DOOM w oknie przeglądarki internetowej. Udostępniany jest fragment gry — Shareware Episode.
Źródło: Internet Archive

Internet Archiwe przechowuje nie tylko witryny internetowe, ale także treści audio i wideo, pliki graficzne i (historyczne) oprogramowanie, w tym gry komputerowe.

Kolekcja Vintage Software jest owocem wysiłku różnych grup w zakresie klasyfikacji, zachowania i udostępnienia historycznego oprogramowania. Te stare programy, z których wiele działa na nieistniejącym już i rzadko spotykanym sprzęcie, są udostępniane do celów edukacyjnych i badawczych. Historical Software Collection zawiera wybrane, historycznie ważne pakiety oprogramowania z archiwów oprogramowania. Dzięki emulatorom możliwe jest ich przetestowanie i doświadczenie w oknie przeglądarki internetowej, bez instalacji dodatkowego oprogramowania (w modelu cienki klient). Wiele z tych programów było pierwszymi w swoim rodzaju [Scott 2013].

Internet Archive — Software Library

Archiwizacja gier komputerowych, które były popularne 20 lat temu nie polega jedynie na udostępnianiu opisu czy też plików instalacyjnych (np. Pac-Man z 1983 roku lub Wolfenstein 3D z 1992 roku [MS-DOS Games]). W tym miejscu warto nadmienić, że uruchomienie gry sprzed kilkunastu, a nawet kilku lat może okazać się karkołomne lub wręcz niemożliwe, z uwagi na rozwój oprogramowania komputerowego, przede wszystkim systemów operacyjnych. Tymczasem emulatory gier uruchamiane są w oknie przeglądarki internetowej. Emulacja w trybie pełnoekranowym, w połączeniu z oryginalną ścieżką dźwiękową, oddają namiastkę czasów, w których gry uruchamiane były na komputerach z procesorem Pentium 200 MMX lub starszych, np. Intel (80)486(dx). Możliwe jest także pobranie plików instalacyjnych gry oraz plików graficznych. Jedyne problemy techniczne z emulatorem (uruchamianym w oknie przeglądarki) są związane z wyłączaniem dźwięku. Archiwa udostępniają także historyczne oprogramowanie, pierwotnie wydane np. na dyskietkach 5.25’ lub kasetach magnetofonowych. Biblioteka przechowuje i udostępnia oprogramowanie z wielu różnych platform, które można uruchamiać w oknie przeglądarki internetowej za pośrednictwem emulatora JSMESS (silnik emulacja JavaScript MESS, the emularity engine). Obecnie kolekcja Software Library obejmuje oprogramowanie utworzone m.in. dla komputerów Apple II, Atari 800 i ZX Spectrum, w tym gry, aplikacje, narzędzia, wersje demonstracyjne i systemy operacyjne. Ponadto do dyspozycji miłośników gier komputerowych, w szczególności tytułów archaicznych, oddano Console Living Room. Archiwum to udostępnia najstarsze gry wideo, przygotowane na konsole do gier.

Czy jest coś jeszcze starszego?

Internet Arcade to internetowa biblioteka gier arkadowych (automaty uruchamiane na monety od lat 70 do lat 90, często zwane fliperami [a web-based library of arcade video games (coin-operated)]). Gry uruchamiane są w oknie przeglądarki w emulowanym ekosystemie, właściwym dla konkretnej gry. Obsługa gry odbywa się za pomocą klawiatury [Loguidice 2014]: (a) wciśnięcie klawisza 5 odpowiada wrzuceniu (wirtualnej) monety do automatu, (b) klawisz 1 rozpoczyna grę dla jednego gracza („po włożeniu monety”), (c) klawisz 2 rozpoczyna grę dla dwóch graczy („może wymagać więcej niż jednej monety”), (d) Klawisze strzałek / kursorów – ruch, Lewy Ctrl – pierwszy przycisk akcji, Lewy Alt / Opcja – drugi przycisk akcji, Spacja – Trzeci przycisk akcji, Tab – konfiguracja większość klawiszy i inne ustawienia (obowiązuje w trakcie danej sesji przeglądarki).

A może muzeum technologii?

Komputer jest maszyną z duszą i musi być utrzymywany przy życiu wraz ze środowiskiem operacyjnym, aby pokazać swoje umiejętności i współczesny stan techniki [Burnet and Supnik 1996]. Przez lata społeczności zaangażowane w archiwizację cyfrową i ochronę cyfrowych zasobów bagatelizowały pomysł, że dobrym sposobem na zachowanie archaicznych obiektów cyfrowych jest zachowanie komputerów, które wyszły z użycia. To migracja i emulacja były postrzegane, jako główne sposoby utrzymywania użyteczności oprogramowania i plików. Bywa to jednak szczególnie trudne w przypadku materiałów cyfrowych, które powstały w połowie lat 80. Jest to zbiór, który obejmuje szereg niekompatybilnych systemów operacyjnych, formatów plików i formatów multimedialnych, które przestały być używane na rzecz innych, bardziej wydajnych, a ich twórcy nie martwili się zachowaniem pamięci o nich i przekazaniem kolejnym pokoleniom tego, co stworzyli. Aby zrozumieć specyfikę tych treści, niejednokrotnie konieczne jest poznanie i zachowanie cyfrowej ekologii działających systemów, tj. systemów operacyjnych, sterowników urządzeń peryferyjnych, protokołów komunikacyjnych i specyfikacji maszyn [Galloway 2011].

Technological Museum to instytucja, społeczność lub osoba zbierająca i utrzymująca oryginalny sprzęt i oprogramowanie używane do tworzenia lub uzyskiwania dostępu do materiałów cyfrowych. To podejście do konserwacji skupia się na utrzymaniu sprzętu i oprogramowania przez dłuższy czas, czyli zapewnienia oryginalnego środowiska dla danego oprogramowania [Pearson i del Pozo 2009]. Oryginalny sprzęt i oprogramowanie może stanowić jedyną opcję odczytania niektórych materiałów cyfrowych. Zapewnia oryginalność doświadczeń płynących z użytkowania. Wymaga ciągłego planowania konserwacji oraz dużej wiedzy na temat zachowanych systemów. Im starszy sprzęt, tym trudniejsze i bardziej kosztowne jest znalezienie odpowiedniego zamiennika lub naprawa. Ponadto z biegiem czasu, starszy sprzęt może stać się coraz bardziej niebezpieczny, co może wynikać np. z rozkładu składników chemicznych lub z powodu awarii elektrycznej.

Podsumowanie

Największe problemy związane z ochroną gier wideo są związane z fizycznym pogorszeniem się nośników, na których przechowywane są dane, starzeniem się formatów, rosnącą złożonością oprogramowania oraz utrudnionym dostępem do całości (kompletu) plików. W miarę, jak formaty przechowywania multimediów ulegają starzeniu, nasila się zjawisko bit rot [Hayes 1998, Baker i in. 2005, Odersky i Moors 2009]. Każda część kodu jest niezbędna, aby program działał poprawnie, zatem nawet niewielki rozpad danych może spowodować, że plik będzie nieczytelny. Inną poważną przeszkodą w zachowaniu gier wideo są prawa autorskie. Wiele archiwów zawiera jedynie wersje demonstracyjne lub udostępniane fragmenty gier. Twórcy gier bronią swojej własności intelektualnej z dużą determinacją, a wysiłki mające na celu walkę z piractwem mogą czasami skutkować niezamierzoną konsekwencją w postaci ograniczenia dostępu do gier, nawet w celu ochrony zasobów. W przeszłości bywało już, że archiwa, które doprowadziły do udostępnienia gier do publicznego użytku były zmuszone poczekać, aż prawa autorskie wygasną [Mims 2010].

Źródła
Materiały źródłowe na życzenie
k.krol/małpa/onet.com.pl