新的5D存储，可将密度提升1000倍

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英国南安普敦大学的研究人员发表的研究令人毛骨悚然地让人想起“数据立方体”的科幻概念——在手掌大小的设备中进行不相称的存储。然而，该概念可能比预期更接近现实，因为该研究描述了一种在 5D 结构上写入的新型高速激光方法。这种由石英玻璃制成的 5D 结构可以支持长期写入 - 并实现比当前蓝光技术高 10,000 倍的存储密度。

新的激光技术使研究人员能够在五个维度上书写——两个光学维度和三个空间维度。新方法可以实现每秒 1,000,000 个voxels 的写入速度，相当于每秒 230 KB 的数据（超过 100 页的文本）。按照今天的标准，这听起来可能慢得离谱——看看最好的 SSD相比之下达到的速度，例如三星 980 Pro 上每秒 5,000 MB 的写入速度。但是，某些特定用例可以从这种技术中受益匪浅，例如博物馆、图书馆，当然还有科幻小说中的方舟范式。此外，这项技术实际上可以转化为现实世界的cold-storage应用。

“个人和组织正在生成越来越大的数据集，迫切需要具有高容量、低能耗和长寿命的更高效的数据存储形式，”来自英国南安普敦大学的博士研究员 Yuhao Lei 说 。“虽然基于云的系统更多地是为临时数据设计的，但我们相信玻璃中的 5D 数据存储对于国家档案馆、博物馆、图书馆或私人组织的长期数据存储可能有用。”

该团队决定通过将 5 GB 数据写入 5D 石英玻璃磁盘来测试他们的技术。研究人员随后询问了有关存储技术的一个基本问题 - 您正在写入的数据是否足够稳定，可以将其从写入状态中恢复？答案是 100% 成功的读数。然而，该测试仅在可用介质的一小部分进行——如果填满边缘，石英玻璃盘将能够容纳 500 TB 的数据。研究人员表示，随着写入技术的改进，特别是通过利用并行性，他们可以设计出一个可以在短短 60 天内填充相同 500 TB 的系统。这设想很不错：

想象一下，如果 500 TB 的仅备份存储可以压缩到单个外部硬盘驱动器上。这就是这种介质的密度规模优势。

数据记录到介质上的方式令人毛骨悚然地让人想起银翼杀手 2049 的数据球体，它由看似玻璃的东西构成。不幸的是，它们还出现了使介质无法读取的裂缝。在这些特殊的石英玻璃数据存储设备上，情况似乎也是如此。刻录信息的方式是通过高度重复的飞秒激光器和石英玻璃结构之间的极其局部化和精确引导的相互作用。

从本质上讲，该技术涉及在二氧化硅结构内进行极其可控的爆炸。由于激光与石英玻璃相互作用的性质，这些爆炸受温度控制，然后可以回读由此产生的数据结构（每个仅 500 x 50 纳米的纳米薄片状结构）。

物体的 3D 部分很容易理解——它是一个立方体。然而，这种技术的数据密度不仅仅通过信息的空间排列来实现。存储的第四维是通过考虑光通过纳米片状结构的慢轴取向来实现的，研究人员为此探索了一种称为孤子（solition）的粒子的行为。这允许从数据立方体空间中的单个点引用和读取另一组二进制 (1,0) 坐标。如果有孤子，则设置为 1。如果没有孤子，则设置为 0。

5D 部分指的是一种称为延迟强度的效应，它通常由纳米结构的尺寸定义。随着纳米结构尺寸的增加，延迟强度也会增加——这是另一种导致光速在穿过材料时出现差异的因素。

“这种新方法将数据写入速度提高到实用水平，因此我们可以在合理的时间内写入数十 GB 的数据，”雷说。“高度局部化、精密的纳米结构可实现更高的数据容量，因为单位体积内可以写入更多体素。此外，使用脉冲光减少了写入所需的能量。”

张的团队已经证明，石英玻璃中的 5D 数据存储可以基本永久保存，只要我们不让这些玻璃存储设备掉落或破裂。

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魏伟

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王杰森

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