本篇作為《大話光儲存》系列文章的最後一篇。本篇中冬瓜哥不想再介紹更多的技術和產品了，而是想暢想或者說幻想一下未來的儲存系統是個什麼樣子。

上圖是上世紀五十年代生產的磁碟，其容量不過幾個MB。不知道上面圖片裡這個人看到下面這個東西的時候會有什麼表情。如果他平時經常做科學幻想的話，完全可以胸有激雷而面如平湖的說：I guess this is something that can stor one hundred megabyte data？No, it can stor more than one hundred gigabyte data. What the F? 或許此時他會驚詫不已。

就像我們今天幻想50年後，下面這塊晶體可以儲存整個地球上的現有資料，而且光速訪問一樣。當然，那時候有理由相信光計算已經商用。不要以為這種好像低階科幻片裡的場景。這個晶體是經過特殊製造和調製的，採用全息儲存方式，多路訊號可以疊加在一起，同時讀出，而且讀出時間為光速。當然晶體需要被封裝在一個系統裡，可能人眼都看不到罷了。

冬瓜哥可以斷言，以電作為介質的計算和儲存的時代，很快就會過去。電，是一種非常低效的資訊承載物。可能50年之後的人看科技史的時候也會感嘆：那時候的人真是生活在水生火熱之中啊，竟然用電，就是那種打雷時候放出來的那玩意，太low了吧！就像我們現在看用蠟燭照明時代一樣。不久的將來一定要用光作為介質來承載資訊，以現在的科技發展水平來看，這一天會很快到來，可能就在你我的有生之年，我們這代人在計算機領域會跨越機械時代、電子時代和光子/量子時代。

【光到底是一種什麼東西】

凡是高中物理不及格的都知道：光是一種電磁波。但是你可能不知道的是，電磁波的本質是什麼？人類還沒找到答案呢，麥克斯韋方程組只是描述了現象，並沒有描述波的最本質起源。描述這個的還得是量子場論啊，弦論啊之類的。就像人們發明的數位電路計算機一樣，與或非門就是組成當前計算機的基石。場論和絃論就是人們所設想並嘗試證明的一種組成現實世界基石的模型。但是這些理論也並不能揭示場和絃又是由誰生成的。

冬瓜哥之前寫過一篇連民科都算不上的文章叫做《時空參悟》，從原生態角度思考了物質的本質，最後的結果與場和絃差不多。冬瓜哥認為物質就是時空駐波，上層的運動規律，在底層其實都是波在高緯度上的運動。巨集觀運動可以用底層波動來疊加和描述，只是人們還沒有推匯出這個宇宙大統一波動公式。

正因如此，物質其實就是各種波一層層疊加起來的大駐波，質能方程其實已經隱約揭露了這個本質，物質就是波動的疊加體，把物質開啟後，變成最原始的波，也就是光，就可以變成能量。所以任何物質都是可以被光化的，也就是化作一道光，耗散掉。

【光如何承載資訊】

光是一種模擬訊號，其自身承載的資訊只有一個，那就是頻率。但是人們找到一些方法可以把其他要表達的資訊承載到光上傳輸，比如通過調幅、調頻、調相，或者這三者的結合。前文中所述的鐳射頭檢測燒錄盤上的光斑的過程，其實本質上是利用幅度調製的方式，光斑處振幅小，從而解調出對應的數字訊號。

模擬訊號最奇特的一個效果是，多路不同頻率的波形可以疊加在一起，使用同一個介質傳送。在目標端，多路訊號可以被各自過濾還原出來（濾波器基本原理）。這一點是數字訊號做不到的，一根導線只能傳遞一路數字訊號，這就嚴重限制了空間複用率，從上帝視角看來，數字訊號的玩法是非常低效的。所以，將來的技術趨勢一定是充分利用空間複用特性，將儲存和傳輸的密度成倍提高。

通訊領域全光纖化已經完成，下一步將會是區域性匯流排的全光纖化。

【矽光和光計算】

基於電的數字訊號系統的劣勢已經越來越凸顯，因為隨著位元速率的提升，數字訊號的震盪頻率也必須跟著提升，目前最高的Serdes編碼速率為25GHz。如果位元速率進一步提升，會面臨訊號完整性問題。目前的數字訊號依賴電子在導線上的移動積壓而產生電壓，從而觸發邏輯閘的狀態越變。而電子的移動速度相比電場力的傳導速度（光速）而言是非常慢的，而且電子移動過程會產生熱量。為了提升頻率，人們不得不將導線長度縮短，因為當導線過長時，雖然電場力以光速傳遞，但是依然會有時延，當震盪頻率過高時，每個時鐘週期很短，即便是光速，這個時延此時也可能會來不及傳遞到導線另一端，變又開始下一個時鐘週期了。另外，電子在導線一端的積聚產生足夠驅動閘電路躍變的電壓，也是需要時間的。

當時鍾頻率高到這兩個條件無法滿足時，就得縮短導線長度，當縮短到連晶片管腳接入PCB的距離都不行的時候，就不能再使用電訊號了，得使用光訊號。也就是在晶片內部就將電訊號調製到光訊號上，從光導纖維引到晶片的外部觸點上，然後接入PCB上的光導纖維，最後到光聯結器。這種將光電轉換器用晶片製造相同的工藝製作到晶片內部的技術，被稱為矽光，Silicon Photonic。

而光計算，則是更加徹底的替代基於電驅動的閘電路，改為門光路，也就是光碟機動的邏輯閘，底層則是光控光的開關，請注意，是光控制光，而不是現在早已實現的光控制電。理論上是比較有難度的，試想一下，某介質需要具有這種性質：某個角度受到光照，其內部某個角度立即變得可透光，而停止光照，則又立即變得不可透光。如果存在的話，這將是一種比較神奇的材料了，需要廣大材料科學研究者的努力了。光計算是一個非常美好的願景，屆時光晶片幾乎不發熱，而且極度節能，只要有光照著就能算。資料中心機房裡再也不需要空調、風扇、再也沒有噪音，計算密度極度提升，聽上去很不可思議，是的，正如發明算盤的人不可理解今天的計算機。

【光儲存的未來突破性技術】

再來看看光儲存的未來科技。據悉，單盤300GB的藍光碟2016年底就會量產出貨。但是，其儲存原理終究沒有逃脫現有的框架。而脫離現有框架束縛的技術，則是全息儲存以及立體複用技術，被認為是光儲存系統的下一個突破性技術。

全息儲存是利用參考光與物體反射光干涉之後，將干涉條紋儲存下來，其可以記錄物體表面的全部資訊。這就像用普通相機拍照，照出來的是一張二維的餅子臉照片，可能與真人相去甚遠，而全息照相技術能夠把整個三維資訊顯示和還原出來。這方面更深層次的內容冬瓜哥就不懂了。其存取速度非常高，因為其利用光將資訊整體還原出來，而不需要一個點一個點的去定址、讀寫。

全息儲存採用晶體光柵來儲存資料，所以本文一開始的場景，並非扯蛋，就這麼神。

另一個技術則是用來提升光儲存密度的，也就是複用技術。其實在通訊領域，人們一直在利用各種複用技術提升資料傳輸頻寬，比如頻分複用、碼分複用等。一個直觀例子，萬花筒。就那麼幾片彩紙，經過不同規律的反射，可以形成很多種組合。資料編碼傳輸也是類似例子。再舉個例子，在電影《超時空接觸》中的某個情節就體現了複用技術，在電影中，人們從外星收到了一份訊號，經過反覆研究解碼，最後發現該訊號是圖象傳真，其利用了碼分複用技術，同一份編碼，不同的緯度組合起來可以表達多種資訊。

利用空間立體複用技術，加上全息儲存技術，科幻片裡的場景將來某個時間一定會實現！而且儲存壽命將會達到數百年！看來周董把對某人的愛寫在西元前，還深埋在某平原，幾十個世紀後依然可讀的情懷，真的可以實現了。

全文完。

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作者：冬瓜哥

文章出處：大話儲存