穿孔テープ：歴史的なデータ保存媒体

構造と符号化

一般的な穿孔テープは、紙、薄いカード、のちには耐久性を高めたプラスチックや金属で作られた。テープには幅方向に複数の平行トラックがあり、それぞれが符号の1ビット位置に対応する。初期の電信網ではバウドー式のような固定幅コード（5ビット）がよく用いられ、コンピュータや制御用途では7ビットまたは8ビット方式もあった。送り穴やスプロケットが、パンチ機やリーダー内での位置合わせを助けた。

• 材料: 紙、カード、Mylar/プラスチック、金属帯。
• 機構: パンチ装置、手動パンチ、読取りセンサー。
• 特性: 順次アクセス、比較的低い密度、冗長性があれば単純な機械的損傷にある程度耐える。

歴史と発展

機械を制御するために帯状媒体へ模様を符号化する発想は、18世紀から19世紀初頭の自動織機にさかのぼり、特にジャカード織機へと発展した装置に見られる。こうした穿孔媒体は、その後バレルオルガンや自動ピアノのロールなど、楽器にも応用された。19世紀後半には、大規模な集計処理の装置が穿孔媒体を採用し、ハーマン・ホレリスは1890年の国勢調査のために穿孔カードと関連する穿孔テープの原理を実装した。

用途と例

穿孔テープは20世紀の通信と計算機分野で広く使われた。電信印字機やテレタイプライターは、メッセージのバッファや再送のためにテープを用いた。初期コンピュータでは、プログラムやデータの媒体として使われ、数値制御システムでは加工指示を与えるために穿孔テープが用いられた。ほかにも、織物の図柄制御や機械式音楽装置の例がある。現代のタータン織機では、繰り返し模様のために硬い穿孔媒体を使うことがある。

• 電信印字機: メッセージの保存と送り出し。
• コンピュータとCNC: 初期システムへのプログラム入力。
• 織物と楽器: 模様と楽譜の制御（タータン織りやオルガンロールを参照）。

比較と遺産

穿孔テープはパンチカードと原理を共有するが、主な違いは連続性と長さの可変性にある。カードは固定された1枚のページであるのに対し、テープは連続した流れである。後に登場した磁気テープやランダムアクセス媒体と比べると、穿孔テープは速度と密度で劣る一方、読み取りが単純で、ある種の故障に対しては堅牢である。磁気記憶や半導体記憶がより安価で小型になるにつれて利用は減少したが、穿孔テープの形式は後のシリアルデータ保存の慣例に影響を与えた。

注目すべき技術的事項

穿孔テープは暗号学とも関わりがある。電気通信技術者ギルバート・ヴァーナムは、テープで符号化されたテキストと鍵テープを組み合わせて暗号文を生成する暗号方式を設計した。同じ鍵と暗号文をもう一度組み合わせると元のテキストが復元される。この操作は論理学の排他的論理和の応用であり、概念的にはワンタイムパッドに関連する。ヴァーナム方式と関連特許は、安全な通信の歴史において影響力を持ってきた。