5D玻璃存儲技術(shù)開啟商用
□ 張旅陽
圖①: 磁帶機(jī)、硬盤等傳統(tǒng)存儲設(shè)備。
圖②: 5D玻璃存儲介質(zhì)。(作者供圖)
如果把人類文明比作一條長長的時(shí)間軸,數(shù)據(jù)就是軸上的刻痕。
這些數(shù)據(jù)記錄著人類的歷史、科研成果和生活點(diǎn)滴,大多以磁帶和硬盤的方式保存。
不過,磁帶老化及硬盤損壞是它們最大的“敵人”。這些數(shù)據(jù)需要一直跟時(shí)間“對抗”,才能安全、完整地保留下來。
英國科技新聞網(wǎng)The Register日前報(bào)道,一家創(chuàng)新企業(yè)成功將5D玻璃存儲技術(shù)帶出實(shí)驗(yàn)室,計(jì)劃兩年內(nèi)在全球數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)部署。
這項(xiàng)存儲黑科技,并不以“更快更便宜”為賣點(diǎn),而是主打一個(gè)“超長待機(jī)”——將數(shù)據(jù)存進(jìn)玻璃,“保鮮期”可高達(dá)138億年!
在玻璃中寫“立體日記”
5D玻璃存儲,聽著高深,其實(shí)就是用激光在玻璃里“刻字”。
科研人員需要用超短脈沖激光,在透明的石英玻璃內(nèi)部寫入微小結(jié)構(gòu)。
這些結(jié)構(gòu)不只分布在玻璃的長、寬、高三個(gè)維度,還能通過納米結(jié)構(gòu)的大小和朝向,改變光線的偏振特性。
多出來的這兩個(gè)維度,加上原本的空間三維,便形成了更為穩(wěn)定的5D數(shù)據(jù)編碼。
5D玻璃存儲介質(zhì)是一塊比指甲蓋大一點(diǎn)的高純度熔融石英玻璃,核心成分是高純度二氧化硅。
如果用顯微鏡放大看,會發(fā)現(xiàn)玻璃內(nèi)部有無數(shù)個(gè)由激光“雕刻”出的納米小點(diǎn)——每個(gè)小點(diǎn)都承載著數(shù)據(jù)信息。
跟我們平時(shí)用的U盤、硬盤不一樣,5D玻璃存儲不是在材料表面存信息,而是在玻璃內(nèi)部“搭立體迷宮”。
把數(shù)據(jù)裝入5D“保險(xiǎn)箱”
5D玻璃存儲之所以持久,秘密全在材料和寫入方式上。
首先,它用的石英玻璃,本身就特別“皮實(shí)”,不怕潮、不怕曬,就算過了千百年,物理化學(xué)性質(zhì)也很難改變。
其次,它的寫入方式很特別。普通存儲是靠磁性或電荷記錄信息,易受外界影響。
5D玻璃存儲是用激光改變玻璃的折射率,相當(dāng)于在玻璃內(nèi)部刻“花紋”。
這些花紋不會因?yàn)閿嚯姟⒋艌龈蓴_而消失,只要玻璃不被徹底打碎,信息就一直在。
更厲害的是,它不用定期“翻錄”數(shù)據(jù)。不像磁帶,隔段時(shí)間就得重錄一遍,不然就會丟信息。
5D玻璃存儲一次寫入,就能永久讀取,省心又省力。
“存得久”為何更重要
人類每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中,超過一半都很“安靜”。
它們不常被調(diào)取,卻必須長期保存,這就是“冷數(shù)據(jù)”。比如醫(yī)院的病歷、科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、國家的檔案文件。
這些數(shù)據(jù)要是丟了,可能會引發(fā)法律風(fēng)險(xiǎn),讓科研進(jìn)程中斷,甚至造成巨大的社會損失。
傳統(tǒng)存儲方式對付這些冷數(shù)據(jù),實(shí)在有點(diǎn)吃力。
傳統(tǒng)的磁帶、光盤的壽命有限,隔幾年就得復(fù)制一遍;就算是不用通電的離線存儲,也得耗費(fèi)大量能源,控制好溫度和濕度,才能延緩介質(zhì)老化。
說白了,傳統(tǒng)介質(zhì)保存數(shù)據(jù),就是“用能源換時(shí)間”。
5D玻璃存儲完全打破了這一邏輯。
它不需要持續(xù)維護(hù),全憑石英玻璃本身抗摔、抗老化、抗電磁干擾的超強(qiáng)穩(wěn)定性,讓數(shù)據(jù)“被時(shí)間遺忘”的概率幾乎為零。
數(shù)據(jù)存儲的“候補(bǔ)”隊(duì)員
5D玻璃存儲技術(shù)很厲害,不過暫時(shí)還不能完全取代磁帶、U盤、硬盤。
目前,激光寫入設(shè)備的成本高,讀寫速度比不上成熟的磁帶系統(tǒng)。
當(dāng)然這并不是缺點(diǎn),而是它的“專屬定位”——為冷數(shù)據(jù)而生。
相信很快,它就能以“候補(bǔ)”的身份走進(jìn)我們的日常生活。
比如,先用它來保存醫(yī)院的病歷、博物館的數(shù)字檔案、科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等關(guān)鍵資料,等技術(shù)越來越成熟,再慢慢拓展應(yīng)用范圍。
可以說,當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲的最大弱點(diǎn),正在被一塊小小的石英玻璃解決。
(作者系中國計(jì)算機(jī)學(xué)會科學(xué)普及工作委員會委員)