HSD可追溯自1960年代,最早使用雷射將資料寫入在感光媒體上,為取代現有磁碟儲存的潛在高容量儲存技術。其原理是利用資料光束與參考光束產生干涉,並將不同角度的光束形成的干涉圖式寫入到電光晶體,成為一個全像(Hologram)。微軟的Project HSD研究團隊則利用綠光把資料寫入在摻鐵的鈮酸鋰(LiNbO3:Fe)晶體中,並用另一道綠光來將晶體中的資料圖示投射到顯示裝置。翻攝自:https://www.youtube.com/watch?v=CfME3e7aSNk&feature=emb_logo

在上周Ignite大會上,微軟研究院公布名為Project HSD(Hologram Storage Device)的全像儲存技術,以因應雲端時代大量熱資料儲存及存取所需。

微軟指出,雲端時代的運算產生大量資料,估計2024年全球將產生25 zettabytes的資料,但現今主流儲存技術缺點卻使其不敷需求。NAND快閃記憶體和磁碟容量無法大量提升,此外,快閃記憶體耐用性不足且價格高昂,磁碟則容易發生機械故障風險。

目前英國劍橋的微軟研究院及微軟Azure正合力研究名為Project HSD的全像儲存裝置(Hologram Storage Device,HSD)技術。HSD可追溯自1960年代,最早使用雷射將資料寫入在感光媒體上,為取代現有磁碟儲存的潛在高容量儲存技術。其原理是利用資料光束與參考光束產生干涉,並將不同角度的光束形成的干涉圖式寫入到電光晶體,成為一個全像(Hologram)。藉由調整光束角度可讓這個3D結構儲存多個全像,即巨量資料集。之後要讀取資料時,只要以參考光束照射這晶體上需要的圖式(資料)引發衍射,由接收裝置接收這些資料來加以還原。

微軟研究院去年公布的新式儲存專案Project Silica也是解決高容量儲存為目的的計畫,該計畫利用雷射將大量資料儲存在玻璃上。微軟解釋,Project Silica是專為不常使用的冷資料而設計一次寫入、多次讀取(write one read many,WORM)的資料歸檔技術。但Project HSD處理的是雲端時代下對熱資料的高儲存密集度、及存取速度的要求。

Project HSD中,微軟研究團隊利用綠光把資料寫入在摻鐵的鈮酸鋰(LiNbO3:Fe)晶體中,並用另一道綠光來將晶體中的資料圖示投射到顯示裝置。另一個特色是,晶體上的資料可以利用紫外光抹除再重覆再利用。微軟指出,現今智慧型手機相機及顯示器技術的進步,讓顯示裝置到相機之間的光學扭曲問題,可用軟體及AI技術來校正,因此降低了硬體要求,可用較便宜的光學元件取代昂貴光學裝置。

微軟表示,結合現有市售高解析度相機及深度學習技術,目前Project HSD已可以做到現有頂尖體積全像儲存系統1.8倍的資料密集度,而且就單一資料區(即一個全像)存取效能也不差。

但微軟坦承,若擴大到雲端規畫的應用情境,Project HSD碰上大量資料讀寫速度仍然太慢,因此專案小組接下來的目標是持續改進,以打造適合雲端,且能兼顧存取速度和資料密集度的技術。


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