通過部署尖端激光并破解難題，南安普頓大學(xué)的科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的突破，提供了令人難以置信的存儲(chǔ)密度和長期歸檔能力。據(jù)稱，這項(xiàng)技術(shù)能夠在一張CD大小的光盤上存儲(chǔ)500TB的數(shù)據(jù)，發(fā)明者設(shè)想，將其用于保存從博物館和圖書館的信息到個(gè)人DNA數(shù)據(jù)的一切東西。
這項(xiàng)技術(shù)被稱為五維（5D）光學(xué)存儲(chǔ)，是南安普頓大學(xué)的研究小組一直在研究推進(jìn)的技術(shù)。早在2013年，科學(xué)家們就成功地使用這種格式來記錄和檢索一個(gè)300 kb的文本文件，盡管他們的雄心遠(yuǎn)不止于此。
這些數(shù)據(jù)是使用飛秒激光寫入的，該激光發(fā)射極短但強(qiáng)大的光脈沖，在玻璃中鍛造出納米級(jí)尺度的微小結(jié)構(gòu)。除了包含了三維空間維度外，這些結(jié)構(gòu)還包含有關(guān)激光束強(qiáng)度和偏振的信息，這就是科學(xué)家將其稱為5D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的原因。
2015年，該團(tuán)隊(duì)通過使用該技術(shù)保存《世界人權(quán)宣言》、《國王詹姆斯圣經(jīng)》和《大憲章》等主要文件的數(shù)字副本，展示了他們這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)展。與典型的硬盤存儲(chǔ)器容易受到高溫、潮濕、磁場和機(jī)械故障的影響不同，這種“永恒”的5D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)承諾，在室溫下具有令人難以置信的熱穩(wěn)定性和幾乎無限的使用壽命。
然而，科學(xué)家們一直在努力解決的一件事是，能夠以足夠快的速度和足夠高的密度寫入數(shù)據(jù)，以滿足現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用。他們現(xiàn)在聲稱已經(jīng)通過使用一種稱為“近場增強(qiáng)”的光學(xué)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，這使得他們能夠用幾個(gè)微弱的光脈沖來創(chuàng)造納米結(jié)構(gòu)，而不是直接用飛秒激光寫入。這允許以每秒1,000,000體素的速度寫入數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于每秒230KB的數(shù)據(jù)或超過100頁的文本。
來自英國南安普頓大學(xué)的研究人員表示：“這種新方法將數(shù)據(jù)寫入速度提高到了實(shí)際水平，因此，我們可以在合理的時(shí)間內(nèi)寫入數(shù)萬兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。高度本地化、精確的納米結(jié)構(gòu)能夠提供更高的數(shù)據(jù)容量，因?yàn)樵趩挝惑w積中可以寫入更多的體素。此外，使用脈沖光還可以減少寫入所需的能量。”
上圖：南安普頓大學(xué)的科學(xué)家們利用他們的尖端5D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，在一英寸的硅玻璃樣本上存儲(chǔ)了大約5gb的信息。
該研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)際展示了這項(xiàng)技術(shù)，他們將5GB的文本數(shù)據(jù)寫入到CD大小的石英玻璃光盤上，讀出精度幾乎為100%，盡管研究人員表示，這樣的光盤將能夠容納500TB的數(shù)據(jù)，使其密度達(dá)到藍(lán)光光盤的1萬倍。研究人員還設(shè)想，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)將用于保存某人DNA中的信息，或者用于國家檔案館、博物館等機(jī)構(gòu)的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。但首先，他們需要開發(fā)更快的讀取數(shù)據(jù)的方法。
研究人員認(rèn)為：“目前，個(gè)人和組織正在生成越來越大的數(shù)據(jù)集，迫切需要具有高容量、低能耗和長壽命的更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式。雖然，我們現(xiàn)在有很多基于云的系統(tǒng)，但它們更多地是為臨時(shí)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的。我們相信，玻璃中的5D數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)于國家檔案館、博物館、圖書館或私人組織的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)來說，更為重要和適用。”
