玻璃多維光盤（左）與卓越獎(jiǎng)獎(jiǎng)杯。光谷高清（受訪單位供圖）
工作中的青年張靜宇（右）。（受訪單位供圖）
湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 沈早慧 通訊員 湖小青
一片薄薄的研發(fā)硬盤玻璃，可存儲(chǔ)2.5萬(wàn)部高清電影，玻璃一次寫入后可存儲(chǔ)超10萬(wàn)年，成功存儲(chǔ)堪稱“神奇硬盤”。量產(chǎn)璃
5月3日，片玻研發(fā)該成果的電影科創(chuàng)青年、湖北光谷實(shí)驗(yàn)室研究員張靜宇向湖北日?qǐng)?bào)全媒記者透露項(xiàng)目最近進(jìn)展：“我們研發(fā)的光谷高清超大容量玻璃硬盤已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。”
“神奇硬盤”讓數(shù)據(jù)近乎“永生”
這種“神奇硬盤”從外形看，青年就是研發(fā)硬盤一片僅2毫米厚、形似光盤的玻璃圓形玻璃。這樣一片薄薄的成功存儲(chǔ)玻璃，最大理論容量為360TB數(shù)據(jù)，量產(chǎn)璃相當(dāng)于2.5萬(wàn)部高清電影的片玻大小，而且不用通電，也不懼潮濕高溫，可讓數(shù)據(jù)近乎“永生”。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心和基礎(chǔ)之一，存儲(chǔ)介質(zhì)更是其中的關(guān)鍵一環(huán)。現(xiàn)有存儲(chǔ)介質(zhì)中，機(jī)械硬盤的理論壽命僅為5年左右，磁帶理論壽命在20年左右，而光盤的理論壽命則在50年左右。與機(jī)械硬盤、磁帶、光盤等相比，玻璃硬盤的理論壽命近乎“永久”。
2011年從華科畢業(yè)后，張靜宇赴英國(guó)南安普頓大學(xué)攻讀博士。其間，他發(fā)現(xiàn)玻璃介質(zhì)存儲(chǔ)容量大，可以實(shí)現(xiàn)三維堆積，且具有耐高熱、耐紫外線、耐電磁輻射等優(yōu)勢(shì)。
自此，張靜宇開始瞄準(zhǔn)玻璃大容量永久存儲(chǔ)這一前沿空白領(lǐng)域展開攻關(guān)。然而，讓飛秒激光高效精準(zhǔn)“刻入”玻璃內(nèi)部、形成納米結(jié)構(gòu)并非易事。研發(fā)過(guò)程中，不時(shí)出現(xiàn)激光器不穩(wěn)定、光學(xué)系統(tǒng)溫控差等問(wèn)題，數(shù)據(jù)寫入準(zhǔn)確率低、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性不理想等情況。
通過(guò)優(yōu)化流程提高加工效率、大幅縮短單次加工時(shí)間，同時(shí)創(chuàng)新性引入動(dòng)態(tài)平衡裝置，張靜宇最終讓玻璃存儲(chǔ)的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，成功利用飛秒激光在玻璃介質(zhì)上突破性地刻制了400層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，并形成了一套完整可行的技術(shù)方案。此后，該技術(shù)入選中國(guó)兩院院士世界十大科技進(jìn)展。
國(guó)內(nèi)多家檔案館及醫(yī)院落地應(yīng)用
博士畢業(yè)后，張靜宇回到母校華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心。在湖北良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)與完備的光電子產(chǎn)業(yè)集群支持下，他決心帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)推動(dòng)玻璃存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地。
項(xiàng)目初期，張靜宇團(tuán)隊(duì)聯(lián)合龍頭企業(yè)研發(fā)出了基于飛秒激光調(diào)制的快速寫入系統(tǒng)，同時(shí)經(jīng)過(guò)多次迭代優(yōu)化，成功搭建了玻璃存儲(chǔ)快速寫入原理樣機(jī)。“樣機(jī)的寫入速度、存儲(chǔ)密度和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性等核心指標(biāo)均達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，這也標(biāo)志著我國(guó)在長(zhǎng)壽命高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控。”張靜宇說(shuō)。
產(chǎn)業(yè)化階段，武漢產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展研究院通過(guò)“撥轉(zhuǎn)股”創(chuàng)新機(jī)制為其提供資金支持，幫助團(tuán)隊(duì)邁出成果轉(zhuǎn)化關(guān)鍵一步。2024年，經(jīng)武創(chuàng)院等推薦，其項(xiàng)目“巨量信息低成本超長(zhǎng)壽命玻璃多維存儲(chǔ)技術(shù)”斬獲2024全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽最高獎(jiǎng)——卓越獎(jiǎng)。同年，張靜宇與畢業(yè)學(xué)生聯(lián)合創(chuàng)辦武漢一堯科技有限責(zé)任公司。
在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，張靜宇團(tuán)隊(duì)還成功開發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)伺服光驅(qū)系統(tǒng)，解決了玻璃多維存儲(chǔ)寫入速度慢的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的玻璃硬盤已實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，成本僅為傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)的十分之一。
張靜宇說(shuō)，雖然目前數(shù)據(jù)寫入設(shè)備的成本較高，讀寫速度還比不上成熟的傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)，但在部分行業(yè)已經(jīng)開始了落地應(yīng)用。“對(duì)檔案館、醫(yī)院、銀行等有長(zhǎng)期、安全保存‘冷數(shù)據(jù)’（使用頻率低但需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)）需求的行業(yè)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)壽命有限、維護(hù)成本高。而玻璃硬盤憑借超長(zhǎng)壽命、超高密度、超低能耗等優(yōu)勢(shì)，正好能夠彌補(bǔ)這些短板。”
目前，張靜宇團(tuán)隊(duì)已與湖北省檔案館、江蘇省檔案館等國(guó)內(nèi)多家檔案館及醫(yī)院達(dá)成合作，并與全國(guó)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心展開應(yīng)用接洽。“未來(lái)，我們將繼續(xù)探索玻璃存儲(chǔ)技術(shù)在檔案管理、數(shù)據(jù)中心、云存儲(chǔ)等多領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)玻璃存儲(chǔ)從專業(yè)領(lǐng)域走向大眾生活。”張靜宇說(shuō)。
