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新一代光盘有助于解决信息存储危机

这一技术为数据存储提供了一个前所未有的高效率并可持续发展的解决方案,促进了大数据向长数据的发展

RMIT University

澳大利亚与中国联合研究团队利用新型纳米复合材料成功制备了新型的高容量光盘,可将海量信息稳定地存储超过600年。这一技术为数据存储提供了一个前所未有的高效率并可持续发展的解决方案,促进了大数据向长数据的发展,开启一个全新的光存储科学研究方向。

近些年,大数据与云存储的爆炸性增长引发了大数据中心耗能的增加,平均每年消耗世界电力供应的3%。然而,传统数据存储介质主要依赖于硬盘,其存储容量(单盘2TB)与寿命(大约2年)都非常受限。

澳大利亚皇家墨尔本理工大学与中国武汉理工大学的联合研究团队利用纳米复合材料成功研制出一种新型光盘,其单盘容量达到10TB(相比硬盘具有400%的提升)且寿命超过六个世纪(大于600年)。

相比于硬盘技术, 这项发明不仅免除了大量的冷却设备,并且避免每两年进行数据备份的需求。大大地降低了数据中心的能耗(大于1000倍),从而极大地提升了数据中心的能量利用效率。此外,光盘技术远比硬盘技术安全性更高、更可靠。

研究团队的领导者,皇家墨尔本理工大学的杰出教授顾敏说:“这项技术为光学数据中心铺平了道路,有助于解决世界信息存储的危机,引领长数据为主的信息革命”。

“在大数据时代我们每天产生2.5百亿亿(2.5×1018)字节的数据,这需要存储在某个地方,但我们现有的存储技术远远跟不上这个需求”,顾敏教授说。

“虽然光学技术可以提升存储的容量,但现在最先进的光盘只有50年的寿命”。

“我们的光盘是目前最高容量的光学存储技术,同时我们的测试证明这一技术的存储寿命可以超过六个世纪”。

“下一步我们还需要继续优化这个技术,也希望可以跟工业界合作共同推进。这个技术适合大量生产,具有巨大的商用前景”。

这项工作的主要完成人,皇家墨尔本理工大学理学院的高级研究员张启明博士认为这项新技术能促进长数据的发展,开启新的研究领域。

张启明博士称“长数据能给几乎所有的领域带来新的机遇,涵盖从天体物理、生命科学、社会科学到商学的不同学科。然而,如果不能解决数据存储的问题,我们将无法完全释放长数据的潜能”。

“例如在天文学中,平方千米阵(SKA)巨型射电望远镜每个小时就产生576 PB的原始数据;美国的BRAIN研究计划中,为得到人类大脑活动的的图谱将产生1 YB(一万亿TB)的数据。这些海量的数据需要保持超过几代人的时间才有应用价值,因此我们需要发展同时兼有大容量和长寿命的存储介质和设备,释放长数据的真正研究价值”。

这项发明的核心技术是创新性地开发出新颖的纳米等离子体复合玻璃材料,通过有效地结合光存储相关的金属纳米颗粒与高机械强度的复合玻璃材料。

如何工作

区别于传统的光盘介质,研究团队首次研发出纳米等离子体复合玻璃材料,从而实现了长数据的光学存储。

玻璃材料具有绝佳的耐用性,可以保存超过千年。因此,这种材料有益于保存数据。然而,由于缺乏可变化的特性,其存储容量十分有限。

研究团队通过在玻璃中加入有机材料与金纳米棒,保持了长寿命的特性同时极大的增加了容量。

类似玻璃,金也是一种稳定和耐用的材料。金纳米颗粒可用于五维(空间三维加上颜色与偏振)信息存储。

这种光盘的材料主要利用溶胶凝胶法制备,通过化学前体的反应生成复合玻璃材料,得到较高的纯度与均一性。

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这项研究是由澳大利亚皇家墨尔本理工大学的人工智能光子学实验室和超高带宽光学系统中心(CUDOS)分部的顾敏院士与张启明博士领导,合作方包括武汉理工大学的材料与工程系和莫纳什大学的工程学院。

这项研究(“High-capacity optical long data memory based on enhanced Young’s modulus in nanoplasmonic hybrid glass composites” )发表在国际著名期刊Nature Communications

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