近日，一个国际研究团队传来好消息，他们研发出世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的存储芯片。该装置可使用CD和DVD材料制造，采用的是相变材料Ge2Sb2Te5来存储数据，其与可擦写CD和DVD的材料相同。实现可长期存储数据并大大提高计算运行速度。

　　2012年2月，《华尔街日报》曾发表文章《科技变革即将引领新的经济繁荣》大胆预见：“当今很快将掀起大数据、智能制造和无线网络革命这三场宏大的技术变革。”而实现的必备途径之一是要拥有更快的运算速度和长期可靠存储信息的装置。

　　近日，一个国际研究团队传来好消息，他们研发出世界上第一个或可长期存储数据且完全基于光的存储芯片。该装置可使用CD和DVD材料制造，并大大提高计算运行速度。该研究结果发表在最新一期的《自然·光子学》杂志上。

　　冯· 这个国际研究团队可谓阵容强大，由英国牛津大学、德国明斯特大学、法国卡尔斯鲁厄理工学院和英国埃克赛特大学的材料科学家组成。牛津大学的哈瑞教授说：“现在的计算机在处理器(CPU)和内存之间的电子数据传输速度相对缓慢。如果限制因素是从存储器里来回穿梭的信息即所谓冯诺依曼瓶颈，使用更快的处理器实际没有什么意义。而我们认为采用光可以大大加快这一速度。”

　　冯·诺伊曼瓶颈指在现代计算机中，CPU和存储器之间的流量(数据传输率)与存储器的容量比起来相当小，在某些情况下，当CPU需要在巨大的数据上运行一些简单指令时，数据流量严重限制了整体效率的发挥。CPU则会在数据输入或输出存储器时闲置。由于CPU速度远大于存储器读写速率，因此瓶颈问题越来越严重。

　　而简单地采用光子在CPU和存储器的间壑上架起桥梁并不会出效率，因为需要在每一个末端把它们转换成电子信号。相反内存和处理能力也需要以光为基础。之前研究人员已经尝试创建这种光子记忆设备，但结果总是不稳定，因为存储数据需要电源。而对于许多应用设备如计算机磁盘驱动器，带或不带电源都能够无限期地存储数据是必不可少的。

　　现在，这个国际研究团队生产出世界上第一个非易失性光学存储器，采用的是相变材料Ge2Sb2Te5(GST)来存储数据，其与可擦写CD和DVD的材料相同。通过使用电子或光学脉冲，这种材料可以被制成无定形状态，像玻璃或晶体状态，亦像金属。

　　研究人员描述了这种设备是利用了一小部分GST的氮化硅即称为波导来携带光。研究证明，强烈的光脉冲通过波导发送可以缜密地改变GST状态。一道强烈的脉冲可使它瞬间熔化、快速冷却，令其呈无定形结构;而轻微些的强脉冲会使其进入晶体状态。接着，当较低强度的光通过波导发送时，在GST状态的差异会影响光传输的多少。该小组测量出当中的差异，以确定其状态，并在0或1的情况下读取存在的信息。

　　研究人员说：“这是至今为止创建的第一个真正的非易失性集成光学存储装置。我们已经实现了用现有材料长期保留数据，GST可存放几十年。”

　　该研究团队在同一时间通过波导发送不同波长的光，这是一种波分复用技术，并且，他们使用单一的脉冲在存储器同时读和写。德国明斯特大学佩尼斯教授解释说，在理论上，这意味着我们可以一次读取和写入数千位的数据。

　　研究人员还发现，不同强度的脉冲可以准确反复地在GST里创建无定形和结晶结构的不同混合物。当低强度脉冲通过波导被发送到读取内容的设备，他们也能够在透射光里检测到细微的差异，允许其能够可靠地写入和读出八个不同组成状态：从完全结晶状态到非完全晶态。这种多状态的能力可以提供给内存单元超过通常二进制0和1的信息，允许一个单一的存储器存储几个状态，甚至进行计算，而不是在处理器里进行。

　　巴斯卡兰教授解释道：“这完全是一种利用现有成熟材料发挥出的全新功能。这些光位可以用高达1千兆赫的频率写入，并提供巨大的带宽实现当今计算机对于超快速数据存储的需要。”

　　目前，这个团队正致力于使这项新技术得到应用。他们特别有兴趣的是开发一种新的光电互连，以允许存储器芯片直接与其他组件使用光，而不是电信号。

　　中国科学家率先研发光学存储加解密技术

　　南京工业大学校长黄维院士领导的科研团队在《自然通讯》杂志发表论文称，已开发出一种全新的信息加解密技术，使以“光”作为载体的信息传输更为安全。据悉，该技术为国际首创。

　　一直以来，使用光学信号作为存储的器件只具备信息记录功能，如何在此基础上实现信息的加解密，成为光学存储研究领域的难题。由南京工业大学和南京邮电大学的科研人员组成的“先进材料创新团队”，在研究中巧妙地运用磷光金属配合物的长寿命发光优势，结合时间分辨成像技术，使原本只具备信息记录功能的光学信息存储器件增加了信息加解密功能。

　　黄维说：“这一技术突破开辟了有机光电子学研究与应用的新方向，像磷光金属配合物这样的多刺激智能响应光电功能材料，今后可以被广泛地应用在智能光电器件和生物传感等领域。”

　　“计算机之父”——冯·诺依曼

　　冯·诺依曼(John von Neumann，1903~1957)，20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论、核**和生化**等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一，被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”。

　　冯·诺依曼原籍匈牙利。布达佩斯大学数学博士。先后执教于柏林大学和汉堡大学。1930年前往美国，后入美国籍。历任普林斯顿大学、普林斯顿高级研究所教授，美国原子能委员会会员。美国全国科学院院士。早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，开创了冯·诺依曼代数。

　　他在第二次世界大战期间为第一颗原子弹的研制作出了贡献。他为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。1944年与摩根斯特恩(Oskar Morgenstern)合著《博弈论与经济行为》，是博弈论学科的奠基性著作。晚年，研究自动机理论，著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》。

　　主要著作有《量子力学的数学基础》(1926)、《计算机与人脑》(1958)、《经典力学的算子方法》、《博弈论与经济行为》(1944)、《连续几何》(1960)等。

　　“存储系统”在计算机中的地位日趋重要

　　存储系统是指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备(硬件)和算法(软件)所组成的系统。

　　计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求，在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有性能可接受的存储系统。

　　在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。

　　存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要，主要原因是：1.冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上，访存操作约占中央处理器(CPU)时间的70%左右。2.存储管理与组织的好坏影响到整机效率。3.现代的信息处理，如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。

来源：LabBang资讯