數(shù)據(jù)存儲的案例
用光線存儲數(shù)據(jù)的節(jié)能方案：有望應用于下一代數(shù)據(jù)存儲！
導讀
近日，澳大利亞南澳大學、阿德萊德大學與新南威爾士大學合作演示了一種采用光線存儲數(shù)據(jù)的新型節(jié)能方案，該方案有望應用于下一代數(shù)據(jù)存儲設備。
背景
隨著社交媒體、云計算以及智能手機的廣泛應用，人類對于數(shù)據(jù)的使用量正以爆炸式的速度急劇增長，然而現(xiàn)有的存儲技術正在面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，例如傳統(tǒng)的硬盤驅動器和固態(tài)存儲器都正在迅速逼近其存儲性能的極限。
在如今的信息“大爆炸”時代，新型存儲技術需要滿足的數(shù)據(jù)存儲量達到了太字節(jié)（TB），甚至拍字節(jié)（PB）的規(guī)模。這樣的數(shù)據(jù)存儲量是什么樣的概念？1PB = 1024TB，1TB = 1024GB，目前來說一般的個人筆記本電腦，內存容量約為2GB，而硬盤容量約為500GB。
創(chuàng)新
為了順應時代發(fā)展需要，數(shù)據(jù)存儲領域的技術也在不斷創(chuàng)新，其中一項非常有前景的技術就是：光學數(shù)據(jù)存儲。
近日，澳大利亞南澳大學、阿德萊德大學與新南威爾士大學合作演示了一種采用光線存儲數(shù)據(jù)的新型節(jié)能方案。他們的研究成果發(fā)表在開源期刊《Optics Express》上。他們的研究顯示，采用激光編碼數(shù)據(jù)的納米尺寸的微型鹽晶體，有望成為下一代數(shù)據(jù)存儲技術的選項。
（圖片來源：Elizaveta Klantsataya）
技術
該項目負責人、南澳大學研究員及阿德萊德大學光子學與高級傳感研究所（IPAS）客座研究員 Nick Riesen 博士與阿德萊德大學博士生 Xuanzhao Pan 開發(fā)出一種基于納米晶體發(fā)光特性的技術，它能在代表數(shù)據(jù)信息開關的模式之間高效地切換。研究人員采用激光改變電子狀態(tài)，從而改變晶體的熒光特性。
展開 氣體質量流量計是否具有數(shù)據(jù)存儲功能？
氣體質量流量計作為一種重要的儀器設備，在工業(yè)生產和科學研究領域中起著非常重要的作用，它能夠準確測量氣體的質量流量，并將數(shù)據(jù)傳輸給使用者，從而幫助人們更好地掌握氣體流動的情況，然而對于很多用戶來說，關于氣體質量流量計是否具有數(shù)據(jù)存儲功能的問題，卻是一個常常被討論的話題。
我們需要明確的是，氣體質量流量計的基本功能是測量氣體的質量流量，它通過采用一種物理原理或者技術，將氣體流動過程中的相關參數(shù)進行測量，并將其轉化為電信號輸出，這些參數(shù)包括氣體的質量流量、壓力、溫度等等，因此從技術上講，氣體質量流量計是具備將測量數(shù)據(jù)轉化為電信號的能力。
氣體質量流量計：https://www.bronkhorst-china.com/
然而具體到數(shù)據(jù)存儲功能這一點，情況則有所不同，一些高端的氣體質量流量計產品，比如布瑯軻鍶特（Bronkhorst）公司生產的氣體質量流量計，可能具備數(shù)據(jù)存儲功能，這意味著，它們能夠將測量的數(shù)據(jù)保存在內部存儲器中并在需要的時候進行查看和分析，這對于一些需要長期監(jiān)測氣體流動情況的用戶而言，無疑是一個非常方便的功能。
那么為什么一些氣體質量流量計沒有數(shù)據(jù)存儲功能呢？這主要是受到產品設計和市場需求的影響，在一些應用場景中用戶只需實時監(jiān)測氣體的質量流量，并即時獲得數(shù)據(jù)，而不需要將數(shù)據(jù)長期保存，這樣一來是否具備數(shù)據(jù)存儲功能就失去了一定的必要性，也增加了產品的復雜度和成本，因此一些氣體質量流量計為了滿足用戶需求，可能沒有添加數(shù)據(jù)存儲功能。
就算是具備數(shù)據(jù)存儲功能的氣體質量流量計，其數(shù)據(jù)存儲能力通常都是有限的，考慮到設備的體積、成本等因素，存儲器的容量往往不會太大，因此如果用戶需要長時間存儲大量數(shù)據(jù)，可能需要配備外部存儲設備或者采取其他數(shù)據(jù)管理措施。
展開 未來物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的無故障數(shù)據(jù)存儲
幾十年來，遠程控制節(jié)點的基本架構都是由控制器、傳感器、本地存儲器、網(wǎng)絡連接接口和電池組成。這一架構廣泛應用于實際操作所控制的系統(tǒng)中。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，控制器以不同速率監(jiān)控多個傳感器，將已標記時間的傳感器數(shù)據(jù)保存在本地或擴展存儲器內，然后通過ProfiBus等工業(yè)標準總線傳輸數(shù)據(jù)。在高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)或車輛事件記錄器(EDR)中，多個MCU能夠同時采集、控制汽車電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，從而提供優(yōu)質的駕駛體驗與無故障的數(shù)據(jù)保障。醫(yī)療系統(tǒng)也有類似的應用：通過傳感器獲得的關鍵患者數(shù)據(jù)，將被存儲在本地，或者定期上傳進行集中存儲。
這些系統(tǒng)都在試圖解決數(shù)據(jù)采集、關鍵數(shù)據(jù)存儲以及基于數(shù)據(jù)分析采取相應行動過程中的核心和基礎問題。但是，不同系統(tǒng)解決問題的側重點也有所不同。工業(yè)系統(tǒng)傾向于在很短的時間間隔內，從眾多不同的傳感器中采集海量數(shù)據(jù)，同時必須在本地和遠程留存詳細的日志記錄。汽車系統(tǒng)數(shù)據(jù)生成速率較低，但數(shù)據(jù)重要性高。在某些情況下，數(shù)據(jù)的丟失或將會威脅駕乘人員的生命安全。大多數(shù)汽車的使用壽命都超過十年，因此在選擇存儲器時，其使用壽命與可靠性便成為了十分重要的考量標準。便攜式醫(yī)療系統(tǒng)在選擇理想的數(shù)據(jù)存儲時，則注重功耗的表現(xiàn)。由于植入式醫(yī)療器械、助聽器等設備都是由電池進行驅動，因此它們更傾向于選擇能耗低同時數(shù)據(jù)存儲精確度高的存儲器。兼具長期可靠性和低能耗的無故障數(shù)據(jù)存儲，往往成為系統(tǒng)設計師選擇存儲產品的重大挑戰(zhàn)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的逐步興起，所有設備都開始通過網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)。保守估計，2020年將有100億臺設備實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，其中包括汽車、工業(yè)自動化設備、植入式醫(yī)療器械、可穿戴設備和智能家居等新一代產品。下一代5G網(wǎng)絡已經(jīng)開始在某些地區(qū)部署并有望承擔上述設備產生的大部分流量。但是，數(shù)據(jù)科學家和系統(tǒng)設計師仍有幾個尚未解決的問題：
哪些設備需要與云連接?需要傳播多少信息?
展開 一個咖啡杯裝下全世界的數(shù)據(jù)，DNA存儲芯片神奇在哪？
堿基與二進制對應，人手長的
DNA鏈可存儲10億G數(shù)據(jù)
從遠古石墻上刻的圖案到文字的出現(xiàn)，再到最重要的信息載體書籍的產生，我們產生的信息其實并不多。但自從進入信息時代，人類在過去50年里記錄的信息已經(jīng)遠遠超過過去2000年的信息。
我們處在信息爆炸的大數(shù)據(jù)時代，所有互聯(lián)網(wǎng)中的信息都作為數(shù)據(jù)保存下來，從網(wǎng)頁、應用程序到安防、衛(wèi)星領域應有盡有。
根據(jù)國際數(shù)據(jù)組織IDC的數(shù)據(jù)，2013年至2015年全球大數(shù)據(jù)存儲量分別為4.3ZB、6.6ZB、8.6ZB，增速維持在40%左右，而到2016年全球大數(shù)據(jù)存儲量達到16.1ZB，增長率達到87.21%。2017年至2019年全球大數(shù)據(jù)存儲量分別為21.6ZB、33ZB、41ZB，2020年全球數(shù)據(jù)量達到了60ZB。在大數(shù)據(jù)領域不斷發(fā)展的同時，為了滿足海量的數(shù)據(jù)存儲需求，存儲方式也在不斷發(fā)生變化。
▲IDC監(jiān)測2015-2020年全球數(shù)據(jù)量變化趨勢以及2025年預測
DNA是儲存遺傳信息的載體，攜帶有合成RNA和蛋白質所必需的遺傳信息，它可以對生物的所有信息進行編碼。
上世紀50年代，就有研究人員發(fā)現(xiàn)了生物特征和人造物體的關系。DNA分子由四種堿基組成，數(shù)據(jù)由二進制0和1組成；DNA用來儲存遺傳信息，數(shù)據(jù)正好需要一個介質存儲，由此蘇聯(lián)物理學家米哈伊爾·薩莫伊洛維奇·內曼（Mikhail Samoilovich Neiman）想到，是否可以參考DNA結構來存儲數(shù)據(jù)？
與傳統(tǒng)的存儲介質不同，DNA存儲技術有如下顯著優(yōu)勢。
首先是DNA存儲密度高。一個DNA分子可以保留一個物種的全部遺傳信息，最大的人類染色體含有近2.5億個堿基對，那么就意味著一條和人手差不多長的DNA鏈，就可以存儲1EB（1EB=10.74億G）數(shù)據(jù)。
展開 
數(shù)據(jù)實時存儲及遠程定期傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
通過GPRS無線網(wǎng)絡進行遠程數(shù)據(jù)促進了現(xiàn)代監(jiān)測系統(tǒng)自動化的發(fā)展。
由于監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過GPRS無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，成為我們監(jiān)測數(shù)據(jù)實時發(fā)送到管理中心的后端服務器進行處理的通信手段之一。然而在一些特定應用場合，并不需要對數(shù)據(jù)進行實時處理和顯示，只是記錄下原始數(shù)據(jù)，將其作為一個“黑匣子”，為后端處理做準備。同時GPRS網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性導致的數(shù)據(jù)丟失或延時問題是無法避免的客觀存在。針對行業(yè)用戶的不同需求，可通過如下方法實現(xiàn)最優(yōu)的數(shù)據(jù)實時存儲及數(shù)據(jù)遠程定期傳輸。
系統(tǒng)構成及基本工作原理
為實現(xiàn)系統(tǒng)高可靠性、高效率的工作，采用基于ARM架構的高性能32位嵌入式微處理器作為系統(tǒng)的管理核心，通過與高效的嵌入式操作系統(tǒng)相結合，采用獨特的動態(tài)內存分配算法，以此管理文件系統(tǒng)對內存的消耗和釋放，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，避免數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠存儲以及數(shù)據(jù)的完整傳輸。
數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用模塊設計，體積小，便于系統(tǒng)擴展。用戶不需要對現(xiàn)有設備進行任何改造直接接入數(shù)據(jù)監(jiān)測采集設備和GPRS數(shù)傳DTU 之間，即可實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時存儲，同時在遠程的PC終端可以通過GPRS數(shù)傳DTU對大容量內存卡中的系統(tǒng)文件進行訪問和管理。
軟件實現(xiàn)
在使用GPRS數(shù)傳DTU進行數(shù)據(jù)實時傳輸過程中，由于網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性導致的數(shù)據(jù)丟失不可避免，這對用戶后端服務器進行數(shù)據(jù)分析處理帶來很大的不便。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)對數(shù)據(jù)監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)進行分時段性存儲，將各時段的數(shù)據(jù)分別存儲在不同的存儲文件中，存儲文件采用“0001.TXT、0002.TXT……”格式，自動編號，永不覆蓋。各時段可以設置每間隔一小時、一天或者一月自動創(chuàng)建一個存儲文件，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)完整的保存在內存卡中，起到原始數(shù)據(jù)備份的作用，可以將其作為一個“黑匣子”。
展開 Seagate深入使用Ansys仿真解決方案推進全球數(shù)據(jù)存儲
Ansys解決方案所提供的技術和商業(yè)價值可幫助Seagate最大限度地發(fā)揮數(shù)據(jù)的潛力，并對我們的解決方案更有信心。”
Ansys首席技術官Prith Banerjee指出：“Ansys非常榮幸能夠為Seagate的尖端技術發(fā)展提供工具支持。仿真可以通過頂級數(shù)據(jù)存儲進行增強，同時通過仿真又能改進相同的數(shù)據(jù)存儲解決方案。高級存儲能夠增強光學、芯片研發(fā)和AI/ML發(fā)展等關鍵領域的仿真前景。”
Seagate深入使用Ansys仿真解決方案推進全球數(shù)據(jù)存儲
Ansys解決方案所提供的技術和商業(yè)價值可幫助Seagate最大限度地發(fā)揮數(shù)據(jù)的潛力，并對我們的解決方案更有信心。”
Ansys首席技術官Prith Banerjee指出：“Ansys非常榮幸能夠為Seagate的尖端技術發(fā)展提供工具支持。仿真可以通過頂級數(shù)據(jù)存儲進行增強，同時通過仿真又能改進相同的數(shù)據(jù)存儲解決方案。高級存儲能夠增強光學、芯片研發(fā)和AI/ML發(fā)展等關鍵領域的仿真前景。”
自動駕駛汽車數(shù)據(jù)存儲趨勢
由于以下挑戰(zhàn)，汽車制造商不會完全依賴蜂窩網(wǎng)絡：
大數(shù)據(jù)集
高速實時處理要求
高帶寬成本
安全和隱私問題
向網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的成本將成為決定數(shù)據(jù)傳輸方式和內容的決定性因素。例如，對于車企來說，一天將L4-L5級自動駕駛汽車的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说某杀究赡芨哌_數(shù)千美元。對于整個車隊來說，這不太可能是可行的解決方案，這為車載存儲創(chuàng)造了巨大的機會。
5G網(wǎng)絡的商業(yè)化可以將數(shù)據(jù)延遲降低到10毫秒以下。然而，5G的推出及上車普及仍有待時日。因此，車載存儲將是汽車制造商存儲數(shù)據(jù)的最佳選擇。
在數(shù)據(jù)旅程的每個階段都有挑戰(zhàn)，需要謹慎的數(shù)據(jù)收集、存儲和使用策略。自動駕駛汽車(AV)將面臨設計和成本的限制，而網(wǎng)絡和云將受到帶寬、延遲、安全性和連接性的限制。因此，AV需要一個智能存儲和卸載系統(tǒng)。
未來可能會出現(xiàn)許多新的商業(yè)模式，用于將數(shù)據(jù)卸載到云上。數(shù)據(jù)可以通過以太網(wǎng)電纜在充電站卸載，也可以在日常汽車維修期間在服務站卸載。根據(jù)訓練模型或豐富數(shù)據(jù)庫所需的數(shù)據(jù)類型，可以將數(shù)據(jù)本身縮減為更簡單的元數(shù)據(jù)，而不是原始的未處理數(shù)據(jù)流。
數(shù)據(jù)管理的商業(yè)模式將因車輛的使用而有所不同 -- 乘用車、商用車、自動駕駛出租車和OEM測試車輛。例如，與乘用車相比，車企測試車輛在本地存儲的數(shù)據(jù)份額將更大。OEM測試車輛和商用車輛可以定期訪問基站以交換物理存儲系統(tǒng)。
展開 存儲里的數(shù)據(jù)處理
在存儲器中直接添加數(shù)據(jù)處理功能正在引起人們的重視，尤其是那些數(shù)據(jù)量巨大、在各類存儲器和處理器之間來回傳輸數(shù)據(jù)需要耗費太多的能量和時間的應用。
在過去的十年中，將處理器添加到存儲器的想法斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)在人們的腦海中，人們將其作為未來可能的發(fā)展方向，但這被認為是一種昂貴且未經(jīng)測試的器件微縮替代方案，從而遭到了摒棄。如今，由于熱效應、各種類型的噪音，以及飛漲的設計和制造成本，微縮的效益減少了，所有的選擇都擺上了桌面。尤其是汽車中的計算機視覺應用，因為此時激光雷達和攝像傳感器將產生視頻流；還有人工智能/機器學習/深度學習領域，因為此時需要快速處理大量數(shù)據(jù)。
AMD公司客戶產品首席架構師Dan Bouvier表示：“如果你能在存儲數(shù)據(jù)的地方處理數(shù)據(jù)，效率就會高得多。如果你必須要跨越鏈路，就會消耗大量功率，尤其會占用大量I/O。這會讓PHY無法微縮。而且此處的封裝技術太昂貴，無法進入更精細的接點間隔（bump pitches）。而你當然希望盡可能緊密地壓縮。如果你使用的是異構處理器，那么本地電源管理就容易很多。 ”
這在數(shù)據(jù)中心中非常現(xiàn)實，就像在自動駕駛汽車和其他邊緣設備中一樣，而且這遠非驚人的新發(fā)現(xiàn)。AI/ML/DL和視頻流都不是新技術。但隨著它們開始跨越多個市場，涉及功率和延遲的獨特挑戰(zhàn)正在出現(xiàn)。簡而言之，需要處理的數(shù)據(jù)量預計將超過微縮所帶來的性能和功耗方面的效益，而解決這一問題的唯一方法是通過架構改進和軟硬件協(xié)同設計。
Babblelabs公司首席執(zhí)行官Chris Rowen表示：“自從計算機出現(xiàn)以來，平衡內存帶寬和計算帶寬一直是計算機系統(tǒng)架構中的核心問題。甚至在50年前，人們就說，‘我需要以一種通用的方式逐個字節(jié)進行運算。’”
這些年來，這個方程式并沒有顯著改變，改變的是更高效地實現(xiàn)這一點的方法。
展開 唐本忠院士《AM》：可用于隱形防偽和數(shù)據(jù)存儲的新型發(fā)光材料！
圖4 A） 使用TPE-4N薄膜的防偽和光信息存儲的處理步驟。B） TPE-4N薄膜的發(fā)光（頂部）和室內光透明（底部）照片以及手持相機拍攝的2D代碼的寫入和擦除過程的記錄。I) 在150℃下加熱5分鐘；II）在150℃下加熱30 s；III）紫外線照射5 min。C）用顯微鏡拍攝的TPE-4N薄膜上的微尺度圖案的發(fā)光照片。照片在330-385nm通道下用顯微鏡拍攝。D） 用于動態(tài)可重寫光數(shù)據(jù)存儲的TPE-4N薄膜。照片在330-385nm通道下用顯微鏡拍攝。
總的來說，研究人員報道了一種新的光響應發(fā)光材料，它具有固態(tài)可逆構象和熒光轉換的特性。其在微分辨率的隱形防偽，和動態(tài)光學數(shù)據(jù)存儲等高科技應用中具有巨大的潛力。（文：8 Mile）
展開 如何有效減少自動駕駛中傳感器數(shù)據(jù)的存儲量
<h1><strong>一、導讀</strong></h1><p>對于數(shù)據(jù)的存儲落盤來說，占據(jù)絕大部分存儲空間的數(shù)據(jù)來自于相機傳感器，特別是當前的數(shù)采需求可能需要6-8個800M像素的相機采集，進行RAW數(shù)據(jù)落盤。舉個例子，在以非RAW格式，比如YUV422 8bits，在3840×2160（800M）分辨率下以30fps進行拍攝：3840 × 2160 × 16 / 8 ×30 / 1024^2 = 475MB/s，近500MB/s的帶寬需求，在搭載多個800M相機以及其他傳感器的情況下，一輛數(shù)采車可以輕易達到5TB/小時的落盤需求。</p><p><strong>因此能夠有效降低數(shù)采的存儲成本，減少數(shù)據(jù)挖掘的花費至關重要。</strong></p><h1><strong>二、應對方法</strong></h1><h2>1、時間同步策略</h2><p>通過良好時間同步策略，可以避免產生大量無效數(shù)據(jù)。當然這里的無效也是相對而言的，原因之一是通過后期的手動調整進行不同模態(tài)的數(shù)據(jù)的時間對齊是一種非常耗時的工作。在數(shù)據(jù)采集的過程中，通過觸發(fā)式的機械連接和軟件時間同步，讓不同模態(tài)的傳感器數(shù)據(jù)打上高精度的時間戳，一方面便于數(shù)據(jù)管理，減少無效數(shù)據(jù)落盤，另一方面充分有利于算法訓練。</p><h2>2、數(shù)據(jù)壓縮</h2><p>從數(shù)據(jù)壓縮的角度來看，在采集過程中可以采用H.264或者H.265進行視頻壓縮，比如在H.265壓縮的情況下，取決于采集數(shù)據(jù)的復雜性、分辨率、幀率和編碼器的設置，可以實現(xiàn)50%左右的壓縮比率，1GB壓縮成500MB，當然這個比率會受到很多參數(shù)影響，因此因實際情況而有所不同。
展開 
數(shù)據(jù)存儲的秘密、取舍與技術動向
圖片來源：英特爾官網(wǎng)
滴水成河，積水成淵，許多企業(yè)今天面臨的存儲危機其實是數(shù)據(jù)字節(jié)累積的結果。數(shù)據(jù)的增長表現(xiàn)在三個不同方面：
數(shù)量：數(shù)據(jù)從廣泛的各種來源（從物聯(lián)網(wǎng)傳感器到客戶點擊）不斷地流出。
速度：企業(yè)必須適應以各種速度（無論是每分鐘1 MB還是每秒鐘幾十GB）流入的數(shù)據(jù)。
多樣性：非結構化數(shù)據(jù)比以往更加多樣、更難處理且占用更多空間。
數(shù)據(jù)不斷變化的性質對存儲提出了新的需求，尤其是在非結構化數(shù)據(jù)的數(shù)量、速度和多樣性極速增長的情況下。
當今非結構化數(shù)據(jù)形式多樣，流動速度極快：來自嵌入式攝像頭的視頻、來自照片和x射線的圖像、電子郵件和聊天消息、社交媒體貼子、自然語言音頻、掃描文檔和PDF，以及網(wǎng)頁內容和互動等。
另一方面，企業(yè)對其數(shù)據(jù)產生了新的需求，他們使用數(shù)據(jù)來進行業(yè)務分析、預測性分析和實現(xiàn)機器學習過程。數(shù)據(jù)可用于制定業(yè)務決策、預測結果、分析用戶行為、解釋自然語言、劃分對象類型、模擬復雜系統(tǒng)甚至操作機器。
這種演變的結果是，對于業(yè)務運營而言，存儲基礎設施現(xiàn)在與服務器和應用同樣重要。數(shù)據(jù)存儲不再是戰(zhàn)術性的，而是具有戰(zhàn)略意義。能否快速簡便地訪問其中的數(shù)據(jù)對業(yè)務成功有著直接影響。
智能數(shù)據(jù)策略能夠將業(yè)務目標和應用要求與面向未來的存儲基礎設施（充分利用存儲技術的最新創(chuàng)新）相結合，幫助企業(yè)邁向成功。
展開 康謀技術 | 高效環(huán)境感知：毫米波雷達數(shù)據(jù)采集、可視化及存儲方案
</p><h2>四、總結</h2><p>通過<strong>集成高性能的硬件設備</strong>和采用<strong>ROS框架</strong>，實現(xiàn)了毫米波雷達數(shù)據(jù)的高效采集、實時處理和直觀可視化，同時支持多雷達系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步采集和存儲，提供了一個穩(wěn)定、靈活且可擴展采集方案。</p>
加州理工開發(fā)出可瞬間存儲數(shù)據(jù)的光量子內存芯片
Caltech光量子內存芯片的想象圖
據(jù)外媒報道，加州理工大學的研究人員們，已經(jīng)開發(fā)出了一款能夠以“光的形式”、“納米級速度”存儲量子信息的計算機芯片。這標志著量子計算機和網(wǎng)絡的一項最新突破，在更小的設備上實現(xiàn)更快的信息處理和數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)中的內存部件，只能將信息以“0”或“1”的形式存儲。盡管仍處于實驗階段，但量子計算機的基本原理還是一樣的，即以“量子比特”來存儲數(shù)據(jù) —— 除了“0”和“1”，量子比特還允許兩種狀態(tài)共存。
類似 Caltech 開發(fā)的這種光量子設備，能夠以光子的形式存儲和攜帶信息。因其沒有電荷或質量，所以更快速、更安全。論文一作 Tian Zhong 表示：
這項技術不僅可以讓量子內存設備極小化，還能夠更好地控制單個光子和原子之間的交互。
該芯片由一列內存模組構成，每一格的長度為 15 微米、寬度為 0.7 微米，大小與紅細胞相當。這些模塊包含了由摻雜稀土離子的晶體所造的“光學共振腔”（optical cavities），是專為捕捉和控制光子而設計的。
在將模塊降溫至 0.5 開爾文（-727.7℃ / -458.8℉）之后，研究團隊借助一道重度過濾激光束，將單個光子發(fā)射到每個模塊中（然后它們被稀土離子所吸收）。
光子會在那里被保持 75 納秒的時間，然后被再度釋放。之后研究人員們檢查了這些光子，看它們是否仍攜帶相同的信息。研究團隊稱，其錯誤率僅 3% 。
為了讓這種芯片成為量子網(wǎng)絡中遠距離傳輸信息的一種切實選擇，研究人員們還需要將數(shù)據(jù)的存儲時間持續(xù)至少 1 毫秒。
這是他們下一步的主要工作，此外也會尋找將芯片集成到其它電路中的方法。論文通訊作者 Andrei Faraon 表示：
可用來傳輸量子信息的這類設備，是未來研發(fā)光量子網(wǎng)絡不可或缺的部件。
展開 Mater.綜述：面向低功耗和高密度數(shù)據(jù)存儲器應用的相變超晶格材料：微觀圖像
【前言】
信息存儲在人類歷史的演變中發(fā)揮了重要作用。如今，電子技術的發(fā)展大大增加了數(shù)碼數(shù)據(jù)量。據(jù)統(tǒng)計，全球數(shù)碼數(shù)據(jù)量每兩年翻一番，到2020年，將達到44澤字節(jié)（1澤字節(jié) = 10萬億億字節(jié)）。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，每秒鐘都有大量的數(shù)據(jù)以視頻、音樂、圖片、網(wǎng)上社交、商業(yè)信息等形式產生并傳輸。因此，大數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和處理將面臨嚴峻挑戰(zhàn)。當下迫切需要具有快速度、高密度和低功耗的非易失性電子存儲器件來應對這些問題。相變存儲技術作為最早進入產業(yè)化應用之一的高速非易失性存儲技術備受全球半導體業(yè)界關注，然而目前還面臨著功耗高等難題，這對高密度存儲集成電路進一步開發(fā)帶來障礙。
【成果簡介】
近日，來自吉林大學的李賢斌副教授、陳念科博士和清華大學孫洪波教授聯(lián)合在Advanced Functional Materials上發(fā)表綜述文章，題為：Phase‐Change Superlattice Materials toward Low Power Consumption and High Density Data Storage: Microscopic Picture, Working Principles, and Optimization。本文首先總結了相變存儲材料在信息技術中的廣泛應用，特別介紹近幾年相變存儲材料領域的研究熱點—GeTe/Sb2Te3超晶格材料在超低功耗數(shù)據(jù)存儲中的重要前景。
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