在近日舉辦的“2020深圳國際大數(shù)據(jù)與存儲峰會暨展覽會”上，國內(nèi)光存儲行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)紫晶存儲深圳子公司總經(jīng)理倪俊雄博士做了題為“海量大數(shù)據(jù)存儲的未來——全息光存儲技術(shù)”的主題演講，介紹了全息光存儲技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢和研發(fā)進(jìn)程，以及該技術(shù)將如何幫助中國用戶應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代帶來的數(shù)據(jù)存儲挑戰(zhàn)。
什么是全息光存儲技術(shù)？為什么需要全息光存儲技術(shù)？我們通過接下來的文章為大家解讀。
大數(shù)據(jù)帶來的存儲挑戰(zhàn)
隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略地位越發(fā)顯著，美國將數(shù)據(jù)稱為“未來的新石油”，中國政府也將數(shù)據(jù)稱為“21世紀(jì)的鉆石礦”。國家印發(fā)的《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》中明確指出，信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會的交匯融合引發(fā)了數(shù)據(jù)迅猛增長，數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。
在2019年IDC發(fā)布的《數(shù)字化世界—從邊緣到核心》報告中顯示，隨著聯(lián)網(wǎng)人口的增長和視頻監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施的激增，中國的數(shù)據(jù)空間預(yù)計(jì)在未來7年平均增長30%，到2025年將成為所有地區(qū)最大的數(shù)據(jù)空間。2018年，中國共產(chǎn)生7.6千兆字節(jié)（zettabyte）數(shù)據(jù)，到2025年，這個數(shù)字將增長到486千兆字節(jié)。如此海量的數(shù)據(jù)，將對未來中國數(shù)據(jù)存儲技術(shù)提出全新的挑戰(zhàn)。
能耗挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)磁電數(shù)據(jù)存儲模式以傳統(tǒng)硬盤（磁盤），固態(tài)硬盤，磁帶作為存儲介質(zhì)，需要消耗大量的電力資源維持設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。2017年，中國數(shù)據(jù)中心的總耗電量1200-1300億千瓦時，已經(jīng)超過了三峽大壩和葛洲壩電廠2017年發(fā)電量之和，而這個數(shù)據(jù)在2025年將達(dá)到3842.2億千瓦時。數(shù)據(jù)存儲帶來的能耗與二氧化碳排放，是大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展無法回避的挑戰(zhàn)。
安全挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)磁電數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)具備可讀寫的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)可以被主動改寫，也可能受到電磁干擾而被破壞，在存儲期內(nèi)存在失效的可能。同時因?yàn)槠洳捎玫拇鎯橘|(zhì)特性，其數(shù)據(jù)存儲的可靠時間僅為數(shù)年，需要每隔幾年就進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。數(shù)據(jù)遷移會帶來額外的物資浪費(fèi)，而且在遷移過程中還要面臨數(shù)據(jù)損壞、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)篡改等安全為題。
而且在互聯(lián)網(wǎng)時代，大數(shù)據(jù)海量增長的情況下，有80%以上的數(shù)據(jù)在存儲之后都會變?yōu)槔鋽?shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)來講，需要更安全、更經(jīng)濟(jì)、更高效的方式來進(jìn)行存儲。光存儲成為了這些數(shù)據(jù)最好的歸宿。
光存儲最適合存儲溫冷數(shù)據(jù)。
光存儲是由光盤表面的介質(zhì)影響的，光盤上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號就成了光存儲，這也使光存儲具有了不被篡改的特性，可以長期穩(wěn)定保存重要數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)的電磁介質(zhì)更加安全可靠。同時，光存儲能過實(shí)現(xiàn)比電磁存儲更高的存儲密度，用更小的空間來實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的安全存儲。另外，目前存儲光盤的記錄層已經(jīng)開始采用無機(jī)合金材料，具備極強(qiáng)的抗氧化性，能夠抵抗極端環(huán)境，使用壽命可長達(dá)50年以上，經(jīng)久耐用，同時能耗更低。
2018年，傳統(tǒng)磁電存儲巨頭IBM發(fā)布《2025企業(yè)級存儲》報告認(rèn)為，在未來海量數(shù)據(jù)存儲時代，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心存儲架構(gòu)將面臨壓力，光存儲數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)在可靠性方面具備優(yōu)勢。
近幾年，光存儲在國內(nèi)外應(yīng)用領(lǐng)域加大，在國內(nèi)也在逐步落地，紫晶存儲便是其中的中堅(jiān)力量。紫晶存儲作為光存儲行業(yè)的領(lǐng)軍者，是國內(nèi)唯一具有自主知識產(chǎn)權(quán)、能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用于商業(yè)大數(shù)據(jù)存儲、檔案級的藍(lán)光存儲光盤的企業(yè)，已能夠?qū)崿F(xiàn)光存儲介質(zhì)核心技術(shù)自主可控。目前，紫晶存儲已經(jīng)獲得專利技術(shù)20多項(xiàng)，80多項(xiàng)軟件著作權(quán)，參與8項(xiàng)國家、行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)編制。紫晶存儲“冷熱數(shù)據(jù)分層存儲”解決方案，利用強(qiáng)大的軟件功能和全產(chǎn)業(yè)鏈整合的光存儲技術(shù)，解決方案支持海量數(shù)據(jù)的高可靠、低成本、長壽命、綠色環(huán)保的存儲需求。通過采用光存儲解決方案，能夠使數(shù)據(jù)存儲的總成本節(jié)約50%，主存空間節(jié)約60%，電耗節(jié)約70%。
但是光存儲技術(shù)，依然存在很多潛能被發(fā)現(xiàn)和挖掘。全息光存儲技術(shù)是光存儲的未來。
全息光存儲是光存儲的未來
全息光存儲(Holographic Optical Storage)是全息術(shù)在數(shù)據(jù)存儲中的一個重要應(yīng)用，它利用全息技術(shù)在三維空間中寫入數(shù)據(jù)，突破了傳統(tǒng)存儲技術(shù)的密度限制，能將現(xiàn)有的光存儲密度提升幾個數(shù)量級。
早在1948年，通過研究光的干涉理論提出了全息術(shù)的概念。到20世紀(jì)60年代，科學(xué)家能獲得優(yōu)質(zhì)的相干光源，全息技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段。1963年Van Heerden正式提出了全息存儲這一概念，并將全息存儲歸于三維固態(tài)光存儲。到1966年，貝爾實(shí)驗(yàn)室通過使用鈮酸鋰經(jīng)歷進(jìn)行激光倍頻實(shí)驗(yàn)時，意外發(fā)現(xiàn)光折變效應(yīng)，從而將其作為記錄介質(zhì)用于全息數(shù)據(jù)的記錄中。而后由于更多全息材料的發(fā)現(xiàn)，更多的全息存儲方式和復(fù)用技術(shù)得以驗(yàn)證和發(fā)展，主要在同軸和離軸兩個發(fā)展方向。
離軸全息的信號光和參考光成一定角度在感光介質(zhì)上疊加干涉形成全息圖，其優(yōu)點(diǎn)是兩束光分離，可以通過改變角度進(jìn)行角度復(fù)用和交叉復(fù)用；缺點(diǎn)是由于兩束光分離，抗震能力較弱。而同軸全息則將同心的環(huán)形參考光和柱形信號光通過同一個物鏡聚焦到全息介質(zhì)上形成干涉。其優(yōu)點(diǎn)是兩束光共軸，可減弱振動帶來的影響。但是比較明顯的缺點(diǎn)是無法使用角度相關(guān)的復(fù)用技術(shù)，存儲密度難以進(jìn)一步提升。
紫晶存儲搶先布局全息光存儲
作為中國光存儲行業(yè)的領(lǐng)軍者，紫光存儲將全息光存儲作其在光存儲領(lǐng)域的最新技術(shù)儲備和下一代核心產(chǎn)品，通過加大研發(fā)投入、引入高端人才，建立了國內(nèi)外合作研發(fā)體系，加快技術(shù)開發(fā)和落地過程。
紫晶存儲選擇大力開發(fā)同軸全息光存儲技術(shù)。他們開發(fā)的技術(shù)具備系統(tǒng)簡單，可進(jìn)行伺服控制和尋址，以及可以避免記錄時振動影響的特性，能過更好的實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用。其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向主要集中在進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)存儲成本和運(yùn)維成本，進(jìn)一步提高存儲介質(zhì)的可靠性和數(shù)據(jù)安全性。
“全息光存儲能夠?qū)崿F(xiàn)超高密度、超快傳輸、超長壽命的數(shù)據(jù)存儲，能過滿足海量數(shù)據(jù)高效存儲需求，被視為下一代光存儲介質(zhì)技術(shù)。”倪俊雄博士說“目前紫晶存儲已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中完成光盤存儲TB級數(shù)據(jù)，，刻錄技術(shù)也進(jìn)入技術(shù)驗(yàn)證階段。未來投入市場之后，將能夠滿足更大存儲容量、更快讀寫速度的大數(shù)據(jù)存儲需求。”目前紫晶存儲正在大力研 制 多 維 調(diào) 制 同 軸 全 息 存 儲 介 質(zhì) 及 設(shè) 備 ， 存 儲 密 度 較 傳 統(tǒng) 光 存 儲 技 術(shù)、（25Gb/inch2）提高2個數(shù)量級以上，研制具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全息存儲材料和光盤格式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)掉電保存壽命50年以上。
值得一提的是，作為中國光存儲領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，紫晶存儲成立至今的十年當(dāng)中，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，從底層介質(zhì)研發(fā)做起，一方面不斷完善藍(lán)光存儲系統(tǒng)及解決方案應(yīng)用服務(wù)，同時不斷加大研發(fā)力度，投入到下一代光存儲技術(shù)研發(fā)，特別是全新光存儲技術(shù)的研發(fā)當(dāng)中。作為國內(nèi)光存儲行業(yè)的佼佼者，紫晶存儲將繼續(xù)以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，用創(chuàng)新賦能中國存儲，以光存儲技術(shù)助力國家信息戰(zhàn)略的實(shí)施與發(fā)展
