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从新兴技术看数据存储

作者: 学术白

时间: 2019-07-09 11:51

随着数据量的持续增加,我们需要更加耐用且容量更大的存储介质,科学家们将下一代存储技术寄予生物分子,也就是DNA。

DNA分子是承载大量遗传信息的载体,人们对在电子数据存储设备中使用DNA越来越感兴趣,这种设备可以存储比我们目前的硬盘多得多的数据。按照目前数据的生成速度,不到100年的时间内,现在所用的磁存储系统或光学存储系统就会达到容量上限。这些系统也需要消耗大量能源。但作为生命信息存储介质,DNA则没有这种限制。根据预测,全世界目前一年的存储需求,只需一个边长约一米的DNA立方体就能满足。

数据存储(Data storage)反映系统中静止的数据,表现出静态数据的特征。数据存储对象包括数据流在加工过程中产生的临时文件或加工过程中需要查找的信息。

数据存储的方式主要有DAS、NAS、SAN三种。从连接方式上对比,DAS采用了存储设备直接连接应用服务器,具有一定的灵活性和限制性;NAS通过网络(TCP/IP,ATM,FDDI)技术连接存储设备和应用服务器,存储设备位置灵活,随着万兆网的出现,传输速率有了很大的提高;SAN则是通过光纤通道(Fibre Channel)技术连接存储设备和应用服务器,具有很好的传输速率和扩展性能。三种存储方式各有优势,相互共存,占到了磁盘存储市场的70%以上。

我们用Trend analysis分析了该领域内的研究热点。(链接

上图是当前该领域的热点技术趋势分析,通过Trend analysis分析挖掘可以发现当前该领域的热点研究话题有cloud computing、thin film、computer hardware、data acquisition、optical storage等。

在Trend analysis的分析结果中我们发现光存储也出现在了数据存储的领域研究热点中。1873年,德国物理学家恩斯特·阿贝发现了光场聚焦的最小尺寸(约300纳米)约为波长的一半,即“光学存储衍生极限”。这一发现不仅为现代光学成像器件及光存储奠定了基础,同时也将DVD及蓝光技术的存储密度制约在5GB到25GB的瓶颈。受光学存储衍生极限的限制,光存储现有容量与电、磁存储相差甚远,直到1994年,物理学家斯特凡·黑尔发明了STED超分辨技术,打破了光学存储衍生极限。而就在斯特凡·黑尔发明STED超分辨技术的约20年后,科学家们开发出了双光束超分辨存储技术,该技术成功突破了存储密度制约。

随着光学技术、激光技术、微电子技术、材料科学、细微加工技术、计算机与自动控制技术的发展,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上将有巨大的发展潜力。

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