2024年05月18日

激光当刻刀 微米变纳米

两张超级光盘能“装下”国家图书馆

湖北日报全媒记者 李源 实习生 朱小意

一张光盘的容量有多大?CD光盘最大可达1.4Gb,DVD光盘最大可达30Gb,蓝光光盘最大可达128Gb。

5月17日,2024中国光谷·光电子信息产业创新发展大会(简称“光电产业大会”)第二届光电子前沿科技成果专场发布会上,快照式光谱相机、超高带宽光强度调制器、新型压电陶瓷马达产业化等9项硬核科技成果集中发布。其中,中国科学院上海光学精密机械研究所自主研发的“Pb级存储容量纳米三维光盘”,彻底颠覆了人们对光盘存储能力的认知。

这种被称为“超级光盘”的存储介质,最大等效容量可达1.6Pb,也就是168万Gb。这意味着,1张“超级光盘”的存储容量等同于100多万张普通CD,2张“超级光盘”就能装下中国国家图书馆的全部数字资源。

外表与普通光盘差异不大,“超级光盘”是怎样实现超大容量存储的?

光盘记录数据的过程,就是以激光为刀在薄膜材料上“雕刻”。在有限的空间里,“雕工”越精细,光盘上的“雕刻点”就越多,可存储的数据就越多。

“超级光盘”采用一种名为AIE-DDPR的薄膜材料,这种材料具有高透明度和均匀性,可通过飞秒激光束进行光学刺激,实现纳米尺度的聚合和去活化。也就是说,“超级光盘”是使用激光进行“纳米级”精雕细琢,这与普通光盘“微米级”的“雕工”可谓天差地别。

光盘存储密度的突飞猛进,为人工智能时代的数据中心建设运营打开了巨大的想象空间。

中国科学院上海光学精密机械研究所研究员阮昊介绍,以深度学习模型GPT为例,其背后的数据集,如总索引网页数量多达58亿,整个互联网的文本大小约为56Pb。如果使用传统硬盘存储,这些硬盘平铺的面积足有一个标准田径场大;而使用“超级光盘”替代硬盘,其占据的物理空间可被节省至一台电脑大小。

此外,为确保数据中心在恒温恒湿、防磁防尘的环境中运行,需要消耗大量能源。统计显示,2022年,我国数据中心总耗电量约为2700亿千瓦时,比2座三峡水电站的年发电量还多。“相比传统方式,‘超级光盘’保存数据过程中的能耗几乎可以忽略,而保存寿命则长达50年到100年。”

纵观全球数据存储市场,光盘和硬盘领域一直被西方垄断。我国在大容量光存储领域取得突破,将有机会在数据存储方面实现“变道超车”。阮昊也表示,“超级光盘”的诞生,是从“0”到“1”的突破,未来实现产业化,还有较长的路要走。“一切顺利的话,大概5年,‘超级光盘’有可能跟普通用户见面。”

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