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近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（下稱“上海光機(jī)所”）與上海理工大學(xué)等科研單位合作，在超大容量超分辨三維光存儲研究中取得突破性進(jìn)展，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了Pb量級的超大容量光存儲。22日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志發(fā)表了相關(guān)研究成果。
據(jù)論文通訊作者之一的上海光機(jī)所阮昊研究員介紹，此次成果非常適合數(shù)據(jù)中心處理“冷數(shù)據(jù)”。同時(shí)，阮昊指出，“關(guān)于產(chǎn)業(yè)化我們計(jì)劃是5年左右應(yīng)該有一個(gè)可以用的光盤和機(jī)器給消費(fèi)者看，這當(dāng)然也需要企業(yè)界和科研界一起努力。”
光盤實(shí)物照片，圖源：上海光機(jī)所
數(shù)字化、智能化大潮下，算力成為實(shí)現(xiàn)社會轉(zhuǎn)型升級的重要支撐，存儲力則是算力的重要組成部分。根據(jù)工業(yè)和信息化部等六部門關(guān)于印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，算力是集信息計(jì)算力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力、數(shù)據(jù)存儲力于一體的新型生產(chǎn)力，主要通過算力基礎(chǔ)設(shè)施向社會提供服務(wù)。
而目前存儲力的發(fā)展，正面臨著數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長的挑戰(zhàn)。據(jù)預(yù)測，我國數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)在2026年達(dá)到23.5ZB，將位居全球第一。因此，數(shù)據(jù)中心存儲能力需要持續(xù)增強(qiáng)。
在數(shù)據(jù)的分類中，包括熱數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)、溫?cái)?shù)據(jù)等。“冷數(shù)據(jù)”一般是指時(shí)效性需求不太高的數(shù)據(jù)；“熱數(shù)據(jù)”是對處理時(shí)間要求高、需要立刻做決策并運(yùn)算的數(shù)據(jù)，例如自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等；“溫?cái)?shù)據(jù)”則是介于“冷數(shù)據(jù)”和“熱數(shù)據(jù)”之間。
阮昊舉例解釋指出，固態(tài)硬盤、手機(jī)存儲卡、存儲條能夠用來處理熱數(shù)據(jù)，但成本很貴；處理百分之十幾的溫?cái)?shù)據(jù)可以用磁存儲、磁硬盤；冷數(shù)據(jù)則可以用光盤進(jìn)行存儲，而在所有數(shù)據(jù)中，80%以上都是冷數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)中心作為存儲、處理數(shù)據(jù)的重要載體，存儲著海量的冷數(shù)據(jù)。阮昊表示，此次的成果主要存儲的就是冷數(shù)據(jù)。“冷數(shù)據(jù)使用頻率很少，但是需要永久保存，比如大科學(xué)裝置做出來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這類實(shí)驗(yàn)做一次非常不容易，這些訪問速率沒那么快但是又很重要的數(shù)據(jù)都要安全性地保存，我們的成果主要用在這類數(shù)據(jù)上面，因此特別適合數(shù)據(jù)中心的使用。”
據(jù)了解，光存儲技術(shù)具有綠色節(jié)能、安全可靠等獨(dú)特優(yōu)勢，非常適合長期低成本存儲海量數(shù)據(jù)，但受到衍射極限的限制，傳統(tǒng)商用光盤的最大容量僅在百GB量級。在信息量日益增長的大數(shù)據(jù)時(shí)代，突破衍射極限、縮小信息點(diǎn)尺寸、提高單盤存儲容量長久以來一直都是光存儲領(lǐng)域的追求。
本次成果中，研究團(tuán)隊(duì)利用國際首創(chuàng)的雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲技術(shù)，實(shí)驗(yàn)上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量達(dá)Pb量級，存儲容量是普通藍(lán)光光盤上萬倍、普通硬盤上百倍。經(jīng)老化加速測試，光盤介質(zhì)壽命大于40年。
研究人員指出，他們與目前的硬盤、光盤技術(shù)進(jìn)行了對比，在技術(shù)性能上提高了最高的光存儲面密度，可以在數(shù)據(jù)中心檔案存儲上實(shí)現(xiàn)突破性應(yīng)用，解決大容量和節(jié)能的存儲技術(shù)難題，能夠?yàn)榇髷?shù)據(jù)存儲提供了綠色節(jié)能長壽命的方案。
