在近日舉辦的“2020深圳國際大數(shù)據與存儲峰會暨展覽會”上，國內光存儲行業(yè)的領軍企業(yè)紫晶存儲深圳子公司總經理倪俊雄博士做了題為“海量大數(shù)據存儲的未來——全息光存儲技術”的主題演講，介紹了全息光存儲技術的技術優(yōu)勢和研發(fā)進程，以及該技術將如何幫助中國用戶應對大數(shù)據時代帶來的數(shù)據存儲挑戰(zhàn)。
什么是全息光存儲技術？為什么需要全息光存儲技術？我們通過接下來的文章為大家解讀。
大數(shù)據帶來的存儲挑戰(zhàn)
隨著大數(shù)據技術的廣泛應用，數(shù)據的戰(zhàn)略地位越發(fā)顯著，美國將數(shù)據稱為“未來的新石油”，中國政府也將數(shù)據稱為“21世紀的鉆石礦”。國家印發(fā)的《促進大數(shù)據發(fā)展行動綱要》中明確指出，信息技術與經濟社會的交匯融合引發(fā)了數(shù)據迅猛增長，數(shù)據已成為國家基礎性戰(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)網人口的增長和視頻監(jiān)控基礎設施的激增，中國的數(shù)據空間預計在未來7年平均增長30%，到2025年將成為所有地區(qū)最大的數(shù)據空間。2018年，中國共產生7.6千兆字節(jié)（zettabyte）數(shù)據，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，將對未來中國數(shù)據存儲技術提出全新的挑戰(zhàn)。
能耗挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)磁電數(shù)據存儲模式以傳統(tǒng)硬盤（磁盤），固態(tài)硬盤，磁帶作為存儲介質，需要消耗大量的電力資源維持設備的運轉。2017年，中國數(shù)據中心的總耗電量1200-1300億千瓦時，已經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)據在2025年將達到3842.2億千瓦時。數(shù)據存儲帶來的能耗與二氧化碳排放，是大數(shù)據產業(yè)發(fā)展無法回避的挑戰(zhàn)。
安全挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)磁電數(shù)據存儲介質具備可讀寫的特點，數(shù)據可以被主動改寫，也可能受到電磁干擾而被破壞，在存儲期內存在失效的可能。同時因為其采用的存儲介質特性，其數(shù)據存儲的可靠時間僅為數(shù)年，需要每隔幾年就進行數(shù)據遷移。數(shù)據遷移會帶來額外的物資浪費，而且在遷移過程中還要面臨數(shù)據損壞、數(shù)據丟失、數(shù)據篡改等安全為題。
而且在互聯(lián)網時代，大數(shù)據海量增長的情況下，有80%以上的數(shù)據在存儲之后都會變?yōu)槔鋽?shù)據。對這些數(shù)據來講，需要更安全、更經濟、更高效的方式來進行存儲。光存儲成為了這些數(shù)據最好的歸宿。
光存儲最適合存儲溫冷數(shù)據。
光存儲是由光盤表面的介質影響的，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，比傳統(tǒng)的電磁介質更加安全可靠。同時，光存儲能過實現(xiàn)比電磁存儲更高的存儲密度，用更小的空間來實現(xiàn)對海量數(shù)據的安全存儲。另外，目前存儲光盤的記錄層已經開始采用無機合金材料，具備極強的抗氧化性，能夠抵抗極端環(huán)境，使用壽命可長達50年以上，經久耐用，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》報告認為，在未來海量數(shù)據存儲時代，傳統(tǒng)的數(shù)據中心存儲架構將面臨壓力，光存儲數(shù)據存儲系統(tǒng)在可靠性方面具備優(yōu)勢。
近幾年，光存儲在國內外應用領域加大，在國內也在逐步落地，紫晶存儲便是其中的中堅力量。紫晶存儲作為光存儲行業(yè)的領軍者，是國內唯一具有自主知識產權、能產業(yè)化生產應用于商業(yè)大數(shù)據存儲、檔案級的藍光存儲光盤的企業(yè)，已能夠實現(xiàn)光存儲介質核心技術自主可控。目前，紫晶存儲已經獲得專利技術20多項，80多項軟件著作權，參與8項國家、行業(yè)及地方標準編制。紫晶存儲“冷熱數(shù)據分層存儲”解決方案，利用強大的軟件功能和全產業(yè)鏈整合的光存儲技術，解決方案支持海量數(shù)據的高可靠、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，依然存在很多潛能被發(fā)現(xiàn)和挖掘。全息光存儲技術是光存儲的未來。
全息光存儲是光存儲的未來
全息光存儲(Holographic Optical Storage)是全息術在數(shù)據存儲中的一個重要應用，它利用全息技術在三維空間中寫入數(shù)據，突破了傳統(tǒng)存儲技術的密度限制，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的概念。到20世紀60年代，科學家能獲得優(yōu)質的相干光源，全息技術進入快速發(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，貝爾實驗室通過使用鈮酸鋰經歷進行激光倍頻實驗時，意外發(fā)現(xiàn)光折變效應，從而將其作為記錄介質用于全息數(shù)據的記錄中。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用技術得以驗證和發(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上疊加干涉形成全息圖，其優(yōu)點是兩束光分離，可以通過改變角度進行角度復用和交叉復用；缺點是由于兩束光分離，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上形成干涉。其優(yōu)點是兩束光共軸，可減弱振動帶來的影響。但是比較明顯的缺點是無法使用角度相關的復用技術，存儲密度難以進一步提升。
紫晶存儲搶先布局全息光存儲
作為中國光存儲行業(yè)的領軍者，紫光存儲將全息光存儲作其在光存儲領域的最新技術儲備和下一代核心產品，通過加大研發(fā)投入、引入高端人才，建立了國內外合作研發(fā)體系，加快技術開發(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。他們開發(fā)的技術具備系統(tǒng)簡單，可進行伺服控制和尋址，以及可以避免記錄時振動影響的特性，能過更好的實現(xiàn)落地應用。其產業(yè)化發(fā)展方向主要集中在進一步降低數(shù)據存儲成本和運維成本，進一步提高存儲介質的可靠性和數(shù)據安全性。
“全息光存儲能夠實現(xiàn)超高密度、超快傳輸、超長壽命的數(shù)據存儲，能過滿足海量數(shù)據高效存儲需求，被視為下一代光存儲介質技術。”倪俊雄博士說“目前紫晶存儲已經在實驗室中完成光盤存儲TB級數(shù)據，，刻錄技術也進入技術驗證階段。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)據存儲需求。”目前紫晶存儲正在大力研 制 多 維 調 制 同 軸 全 息 存 儲 介 質 及 設 備 ， 存 儲 密 度 較 傳 統(tǒng) 光 存 儲 技 術、（25Gb/inch2）提高2個數(shù)量級以上，研制具有我國自主知識產權的全息存儲材料和光盤格式，實現(xiàn)數(shù)據掉電保存壽命50年以上。
值得一提的是，作為中國光存儲領域的領軍者，紫晶存儲成立至今的十年當中，堅持自主創(chuàng)新，從底層介質研發(fā)做起，一方面不斷完善藍光存儲系統(tǒng)及解決方案應用服務，同時不斷加大研發(fā)力度，投入到下一代光存儲技術研發(fā)，特別是全新光存儲技術的研發(fā)當中。作為國內光存儲行業(yè)的佼佼者，紫晶存儲將繼續(xù)以創(chuàng)新驅動發(fā)展，用創(chuàng)新賦能中國存儲，以光存儲技術助力國家信息戰(zhàn)略的實施與發(fā)展
