淺談信息化的基礎(chǔ)

淺談信息化的基礎(chǔ)

1新一代光存儲(chǔ)技術(shù)人類文明的任何遺產(chǎn)都是信息存儲(chǔ)的結(jié)果。如果無(wú)法保存，信息只能是傳說(shuō)。人類文化的各種存儲(chǔ)手段,從甲骨、鐘鼎、竹簡(jiǎn)、紙張一直到錄音帶、錄像帶、磁盤、光盤、藍(lán)光光盤,都是人類文明記錄和延續(xù)的媒介。今天的信息產(chǎn)業(yè),核心仍然是存儲(chǔ),離開(kāi)存儲(chǔ),信息產(chǎn)業(yè)將無(wú)法存在;離開(kāi)存儲(chǔ),所有的信息技術(shù)概念,包括電腦、打印機(jī)、因特網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字對(duì)象、遠(yuǎn)程通信、三網(wǎng)融合等將失去生存的基礎(chǔ)。在現(xiàn)有的存儲(chǔ)技術(shù)中,磁存儲(chǔ)的硬盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)的U盤(含SD卡)、光存儲(chǔ)的光盤三者并存。但是,磁存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)一樣,遇到強(qiáng)電磁場(chǎng)沖擊時(shí)信息會(huì)消失,而且信息可以隨時(shí)改寫;只有光存儲(chǔ),才可以做到只讀,以及一次寫入后不可改寫。因此,光存儲(chǔ)是最安全的,而藍(lán)光存儲(chǔ)是目前容量最大、成本最低、市場(chǎng)前景最好的存儲(chǔ)技術(shù)。藍(lán)光光碟(Blu-rayDisc,英文簡(jiǎn)稱BD),是DVD之后的下一代光碟格式之一,它可以儲(chǔ)存高品質(zhì)的影音和大容量的資料。藍(lán)光光碟采用波長(zhǎng)為405納米(nm)的藍(lán)色激光束進(jìn)行讀寫操作(DVD采用的是波長(zhǎng)為650納米的紅色激光,CD采用的是波長(zhǎng)為780納米的紅光激光)?！癇lue-ray”這個(gè)詞在歐美口語(yǔ)有性含義,不能申請(qǐng)注冊(cè)商標(biāo),所以商標(biāo)注冊(cè)申請(qǐng)單位藍(lán)光光碟聯(lián)盟把Blue中的英文字母e去掉了,目的是進(jìn)行商標(biāo)注冊(cè)。藍(lán)光光盤采用的是高清格式,而傳統(tǒng)DVD采用的是標(biāo)清格式。高清影像可包含高于標(biāo)清影像6倍的圖像資料。藍(lán)光光盤采用高分辨率的藍(lán)色激光,所以叫做“藍(lán)光”。在影音畫(huà)質(zhì)和高級(jí)互動(dòng)功能方面,藍(lán)光光盤代表了一種超越DVD格式的革命性進(jìn)步。高清內(nèi)容的媒體存儲(chǔ)需要非常大的存儲(chǔ)空間。普通DVD的存儲(chǔ)量只有5GB,如果用來(lái)錄制高清電影,大概只能容納50分鐘的內(nèi)容。藍(lán)光光盤的存儲(chǔ)空間相當(dāng)于5張DVD的容量,任何高清數(shù)字內(nèi)容、娛樂(lè)內(nèi)容,包括電影、音樂(lè)和游戲都可以輕松地存儲(chǔ)在藍(lán)光光盤中。單碟單層藍(lán)光光盤的存儲(chǔ)量可以達(dá)到25GB,或是27GB,足夠刻錄一個(gè)長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)的高清晰電影。單碟雙層藍(lán)光光盤的信息存儲(chǔ)量可以達(dá)到50GB,足夠刻錄一個(gè)長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的高清晰電影,而且不需翻碟。其同比信息存儲(chǔ)量約等于10張可錄制DVD光盤(或者是5張雙層DVD光盤),最重要的是,藍(lán)光光盤可以通過(guò)加層來(lái)擴(kuò)充光盤的存儲(chǔ)量,例如4層100GB和8層200GB的藍(lán)光光盤。在全球的光存儲(chǔ)市場(chǎng)中,CD、CD-ROM、DVD-ROM、DVD-RW、DVD+RW等產(chǎn)品被廣泛采用,雖然當(dāng)前DVD在存儲(chǔ)的密度及讀寫速度方面和CD相比,已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但它們都采用紅色激光進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和刻寫,光存儲(chǔ)的密度及讀寫速度提高不大。新一代藍(lán)光DVD技術(shù)采用的是全新的藍(lán)色激光,存儲(chǔ)容量可提高5倍,是高密度光存儲(chǔ)的技術(shù)的突破性進(jìn)展。最早的第三代光存儲(chǔ)的藍(lán)光光盤出現(xiàn)于2005年,包括索尼和松下的BD藍(lán)光光盤和東芝的HD藍(lán)光光盤。2008年2月,東芝退出之后,BD藍(lán)光光盤技術(shù)成為第三代光存儲(chǔ)的唯一合法代表。此后陸續(xù)出現(xiàn)的一些藍(lán)光技術(shù)和藍(lán)光廠商,都是BD技術(shù)的延伸。通用電氣公司(GE)技術(shù)開(kāi)發(fā)部門GEGlobalResearch日前宣布公司的下一代光存儲(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了重大突破。GE研究人員成功展示了一種突破性微型全息存儲(chǔ)材料,此材料能夠在標(biāo)準(zhǔn)DVD尺寸的磁碟中存儲(chǔ)500GB的數(shù)據(jù),這相當(dāng)于20張單層藍(lán)光光盤、100張DVD或大臺(tái)式機(jī)硬盤的容量。全球有線和無(wú)線通信半導(dǎo)體市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者Broadcom(博通)公司近日宣布,Broadcom成為首家交付真正單芯片Blu-rayDisc的芯片提供商。全新的BroadcomBCM7630提供前所未有的高集成度,在單芯片解決方案中整合了經(jīng)過(guò)行業(yè)驗(yàn)證的光前端與后端視頻解碼以及顯示技術(shù)。在以CD、DVD、BD為代表的前三代光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)中,中國(guó)由于沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),在CD、DVD方面只做成了產(chǎn)業(yè)大國(guó),沒(méi)有做成產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)。在BD方面,中國(guó)雖然離產(chǎn)業(yè)大國(guó)還有相當(dāng)?shù)木嚯x,但畢竟在前三代光存儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)方面有了相當(dāng)?shù)姆e累,具備了沖擊第四代、甚至第五代光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)力。2第三,建立離線的磁盤陣列存儲(chǔ)技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)最核心的技術(shù)之一,就是對(duì)海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ),而且只能是“離線存儲(chǔ)”。離開(kāi)存儲(chǔ),信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)將不復(fù)存在。但是,如何安全地存儲(chǔ)這些海量數(shù)據(jù)信息,是我們面臨的重大挑戰(zhàn),藍(lán)光存儲(chǔ)是我們應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的有力手段。海量的內(nèi)容資源通過(guò)數(shù)字化技術(shù)變成數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)信息通過(guò)寫入設(shè)備寫到存儲(chǔ)介質(zhì)上,需要時(shí)先通過(guò)傳輸設(shè)備和傳輸系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸,然后再通過(guò)讀出設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀出還原,還原后的內(nèi)容再出現(xiàn)在像電視、電腦、手機(jī)、電子閱讀器、MP4等各種顯示、讀出終端上,最后到達(dá)受眾的眼中或耳中,以及受眾所需要的終端載體上。無(wú)論顯示終端是電視、電腦、手機(jī),還是電子閱讀器、MP4,受眾所關(guān)心的,只是他們所看到和聽(tīng)到的內(nèi)容,以及他們所需要的資料;不管數(shù)據(jù)信息的傳輸設(shè)備和傳輸系統(tǒng)多么快捷、方便、先進(jìn)、廉價(jià),在受眾需要之前,這些內(nèi)容資源必須先處理成數(shù)據(jù)信息,用寫入設(shè)備寫在存儲(chǔ)介質(zhì)上,需要時(shí)再用讀出設(shè)備進(jìn)行讀出還原。同樣,不管顯示終端如何發(fā)展,如何五花八門,電視系統(tǒng)如何進(jìn)行互動(dòng)化改造,它所解決的,只是受眾在方便的時(shí)間以方便的方式得到想要得到的內(nèi)容和資料而已。在那段時(shí)間內(nèi),得到需要內(nèi)容和資料的過(guò)程可以是在線的,其它時(shí)間,這個(gè)內(nèi)容和資料必須、而且只能與受眾處于離線狀態(tài)。不管傳輸系統(tǒng)是移動(dòng)、電信、互聯(lián)網(wǎng)、直播星,還是其它什么更高級(jí)的東西,它所解決的,只是在線傳輸過(guò)程,對(duì)任何人來(lái)說(shuō),一切內(nèi)容和資料對(duì)它時(shí)時(shí)刻刻處于在線狀態(tài)是無(wú)法想象的,不僅傳輸系統(tǒng)不允許,數(shù)字化成本也不允許。因此,離線是絕對(duì)的,在線是相對(duì)的,任何內(nèi)容、信息、資料等,必須通過(guò)離線方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上,才能起到傳承的作用。數(shù)字圖書(shū)館和數(shù)字檔案館所采用的大規(guī)模非活動(dòng)磁盤陣列存儲(chǔ)(MAID)技術(shù),就是基于這樣的設(shè)計(jì)理念。磁盤陣列安裝在盤柜中,所有的磁盤都不通電,只有磁盤控制器處于工作狀態(tài)。有任務(wù)請(qǐng)求時(shí),控制器就給相應(yīng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器通電,傳輸數(shù)據(jù),然后再讓驅(qū)動(dòng)器斷電。這種技術(shù)潛在的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益引起了檔案界的極大興趣。采用了MAID技術(shù)之后,我們所要關(guān)心的就是增加每個(gè)磁盤的存儲(chǔ)容量,用藍(lán)光光盤取代磁盤可以節(jié)約盤柜空間,帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。3光存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)在目前的技術(shù)范疇內(nèi),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式主要有三種:硬盤存儲(chǔ)(磁存儲(chǔ),HDD)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)(FlashMemory,NAND)、光存儲(chǔ)(光盤、ODD)。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),它們都會(huì)三分天下,誰(shuí)也無(wú)法替代誰(shuí)。在三種存儲(chǔ)方式中,最適于進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分配(發(fā)行)和永久備份的,就是光盤。這是因?yàn)?(1)硬盤的記錄原理為磁記錄方式,磁記錄的特點(diǎn)是記錄內(nèi)容可擦寫、受到熱磁沖擊時(shí)記錄內(nèi)容會(huì)消失;(2)半導(dǎo)體存儲(chǔ)的特點(diǎn)是記錄內(nèi)容易于擦寫,受到強(qiáng)電場(chǎng)沖擊時(shí)記錄內(nèi)容會(huì)消失;(3)光盤的記錄原理為物理記錄方式,其中只讀光盤的內(nèi)容不可擦寫、一次可刻錄光盤的內(nèi)容在第一次寫入后就不能被擦寫、可擦寫光盤的內(nèi)容可以反復(fù)擦寫。從數(shù)據(jù)永久備份的角度考慮,每天有大量的國(guó)家信息、銀行信息、醫(yī)院信息、檔案信息、科研信息、交易信息等數(shù)據(jù)需要備份、需要存檔,所備份和存檔數(shù)據(jù)的唯一性要求一旦寫入就不可能被更改,這一要求只有一次可刻錄光盤能夠滿足;從數(shù)據(jù)分配(發(fā)行)的角度考慮,電影、電視節(jié)目等內(nèi)容一旦進(jìn)行分配(發(fā)行)就只能是唯一的,這一要求只有只讀光盤能夠滿足。市場(chǎng)分析表明,光盤的全球市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大,光盤仍然是市場(chǎng)上最常見(jiàn)、老百姓都會(huì)用的存儲(chǔ)方式。光存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)是,內(nèi)容記錄在光盤上,光盤上的內(nèi)容一定要通過(guò)讀出設(shè)備才能讀出來(lái);對(duì)于刻錄光盤,內(nèi)容一定要通過(guò)刻錄設(shè)備才能刻錄進(jìn)去。離開(kāi)讀出設(shè)備和刻錄設(shè)備,光盤本身就是一張塑料片。光盤讀出設(shè)備只有在讀光盤時(shí)才有意義,刻錄設(shè)備也只有在刻錄光盤時(shí)才有意義,像激光頭那樣的關(guān)鍵件更是只有安裝在讀出設(shè)備和刻錄設(shè)備上才有它存在的價(jià)值。因此,光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的建立,需要光盤技術(shù)、關(guān)鍵件技術(shù)、整機(jī)設(shè)備技術(shù)的密切合作與協(xié)同,離開(kāi)任何一項(xiàng),其它兩項(xiàng)都失去技術(shù)方向和技術(shù)落腳點(diǎn)。4光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的突破—光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的歷史及未來(lái)趨勢(shì)在第一代的CD光盤出現(xiàn)以后,錄音帶迅速地被CD光盤取代,錄像帶迅速地被VCD光盤取代,軟磁盤也迅速地被CD-ROM、CDR光盤所取代。1996年出現(xiàn)了第二代光存儲(chǔ)的DVD光盤,與第一代的CD光盤出現(xiàn)相比,時(shí)間上已經(jīng)過(guò)去了15年,在單層光盤容量上,也由640MB提高到4.7GB,記錄密度提高了7.3倍。2005年,世界上DVD光盤的年銷售量,已經(jīng)突破100億張,成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí),2005年出現(xiàn)了第三代光存儲(chǔ)的藍(lán)光光盤,其中最具代表性的有以索尼和松下為代表的BD藍(lán)光光盤技術(shù),以東芝為代表的HD藍(lán)光光盤技術(shù),此外,還有以臺(tái)灣企業(yè)為代表的紅光高清光盤技術(shù)。2008年2月,東芝宣布放棄HD藍(lán)光光盤技術(shù),紅光高清光盤技術(shù)也很快地退出市場(chǎng),BD藍(lán)光光盤技術(shù)成為第三代光存儲(chǔ)的唯一合法代表。第三代光存儲(chǔ)的BD藍(lán)光光盤,與第二代的DVD光盤相比,時(shí)間上間隔了9年,記錄密度提高了5.3倍。而東芝單層HD光盤的記錄密度與DVD光盤的記錄密度相比,只提高了3.2倍,從記錄密度上來(lái)說(shuō)沒(méi)有達(dá)到升級(jí)換代的水平,就保存特性而言,HD光盤也沒(méi)有BD光盤耐磨,這是東芝出局的原因所在。國(guó)外的一些大公司,在2000年以前,就開(kāi)始了第四代和第五代光存儲(chǔ)技術(shù)的研究,這兩年,公布了單張光盤超過(guò)100GB的BDXL標(biāo)準(zhǔn),也推出了容量超過(guò)1000GB的全息光盤樣品和樣機(jī)。第四代和第五代光存儲(chǔ)技術(shù)有多種方案,第四代光存儲(chǔ)技術(shù)的代表是超分辨光盤技術(shù)、多維光盤技術(shù)、低容量全息光盤技術(shù),第五代光存儲(chǔ)技術(shù)的代表是高容量全息光盤技術(shù),日前GE已經(jīng)取得了技術(shù)上的突破。第一代光存儲(chǔ)技術(shù)的CD光盤規(guī)格,是飛利浦公司建立的;第二代光存儲(chǔ)技術(shù)的DVD光盤規(guī)格,是以飛利浦、松下、索尼、東芝等大公司牽頭建立的;第三代光存儲(chǔ)技術(shù)的BDA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中,有18家企業(yè)成為核心的理事會(huì)成員,它們也由飛利浦、松下、索尼、日立、先鋒、夏普、JVC、TDK、迪斯尼、?？怂沟却蠊緲?gòu)成。光盤產(chǎn)業(yè)始于CD,走過(guò)了DVD時(shí)代,現(xiàn)在進(jìn)入了BD時(shí)代,這一歷史基本上是以日本為中心的發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷技術(shù),獨(dú)占鰲頭的過(guò)程。在前三代光存儲(chǔ)技術(shù)中,盡管中國(guó)早已是生產(chǎn)大國(guó),但卻不擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在后兩代光存儲(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中,中國(guó)不僅要跟上世界發(fā)展的潮流,而且要努力走在前面。2009年,日立MAXELL公司開(kāi)發(fā)出了一種新的超薄型大容量光盤,厚度僅0.2mm,單層雙面的最大容量為50G,雙層雙面為100G,疊層使用100張,最大容量大10TG。日本智能光盤株式會(huì)社今年推出了“電腦盤”新光碟技術(shù),可直接在光碟上嵌入芯片,這與博通的技術(shù)一樣,都是光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的革命性創(chuàng)新。在藍(lán)光存儲(chǔ)領(lǐng)域開(kāi)展國(guó)際合作,特別是進(jìn)行中日技術(shù)交流,對(duì)促進(jìn)中國(guó)光存儲(chǔ)事業(yè)的發(fā)展,推進(jìn)藍(lán)光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)化,至關(guān)重要。日本SPINET公司是一家世界領(lǐng)先的藍(lán)光存儲(chǔ)研發(fā)企業(yè),擁有多項(xiàng)藍(lán)光存儲(chǔ)技術(shù)專利,該公司首席執(zhí)行官保坂功認(rèn)為,要實(shí)現(xiàn)藍(lán)光存儲(chǔ)的產(chǎn)業(yè)化,就要在研發(fā)、生產(chǎn)和銷售過(guò)程中積極開(kāi)展協(xié)作,包括國(guó)際合作。如果發(fā)達(dá)國(guó)家自己擁有專利技術(shù)優(yōu)勢(shì),爭(zhēng)得制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán),就可能迫使后進(jìn)的發(fā)展中國(guó)家企業(yè)支付技術(shù)使用費(fèi),增加開(kāi)發(fā)生產(chǎn)成本,加大推廣風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,也是藍(lán)光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)最大的市場(chǎng)之一,毫無(wú)疑問(wèn),中國(guó)應(yīng)該參與BD國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定,擁有自己的話語(yǔ)權(quán)。有中國(guó)參與的標(biāo)準(zhǔn)才是真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),才能為新興工業(yè)化國(guó)家、金磚四國(guó),甚至非洲等發(fā)展中國(guó)家所采用,才能真正促進(jìn)BD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)光盤產(chǎn)業(yè),現(xiàn)在已經(jīng)擁有了第三代光盤生產(chǎn)的雄厚技術(shù)儲(chǔ)備和基礎(chǔ)。清華大學(xué)光盤工程技術(shù)中心對(duì)第四代和第五代光存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多年的理論研究,取得了多項(xiàng)理論研究成果;中科院上海光機(jī)所也對(duì)超分辨光盤技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十年的研究,他們也取得了多項(xiàng)理論研究成果,為中國(guó)發(fā)展自己的新一代光存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè),構(gòu)建自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)的硬件廠家中,中國(guó)華錄集團(tuán)有限公司等擁有VCD、DVD、BD播放機(jī)和刻錄機(jī)、激光頭物鏡、DVD激光頭等關(guān)鍵件的多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),據(jù)報(bào)道華錄將于今年年底開(kāi)始批量生產(chǎn)BD激光頭。另外,德賽電子、步步高的BD藍(lán)光播放機(jī)也早已推向市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)有130多個(gè)廠家可以生產(chǎn)CD、DVD、BD光盤。廣州三力聲像自主研發(fā)生產(chǎn)的CD、DVD光盤生產(chǎn)線,不僅打開(kāi)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng),而且遠(yuǎn)銷印度、東南亞、俄羅斯、朝鮮等國(guó)家。今年三力將推出自己研發(fā)的BDR光盤生產(chǎn)線。目前國(guó)內(nèi)僅三力CD、DVD、BDR光盤生產(chǎn)線的總產(chǎn)能,就已經(jīng)超過(guò)每年2億張。東莞宏威數(shù)碼機(jī)械早在2006年,就已經(jīng)成為世界第二大光盤設(shè)備制造商,它們自己研發(fā)生產(chǎn)的CDR、DVDR光盤生產(chǎn)線,已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外(包括阿根廷、巴西、俄羅斯、印度、東南亞、德國(guó)等國(guó)家和地區(qū))的光盤廠使用多年,它們自己研發(fā)的BDR光盤生產(chǎn)線在2009年開(kāi)始生產(chǎn)BDR光盤。目前國(guó)內(nèi)使用宏威CDR、DVDR、BDR光盤生產(chǎn)線的總產(chǎn)能,已經(jīng)超過(guò)每年8億張。在光盤生產(chǎn)用耗材方面,浙江安瑞森自己生產(chǎn)的CD光盤保護(hù)層材料、DVD光盤粘合層膠水,已打開(kāi)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng),遠(yuǎn)銷美國(guó)、歐洲、印度等國(guó)家的光盤廠。他們自主研發(fā)生產(chǎn)的BD光盤用0.1mm覆蓋層膠水,也在今年投