安素

信息存儲對人類很重要。信息存儲越發(fā)達，對我們認(rèn)識周圍的世界就越有幫助。自文明誕生以來，人類便開始想盡辦法安全地存儲信息，并且一直在進步，尤其是在最近一百年中，人類獲取和存儲信息的能力已經(jīng)實現(xiàn)了巨大的飛躍，更多信息被數(shù)字化，大部分信息都被妥善地保存于各種存儲設(shè)備里。

在我們的印象里，似乎紙張才是信息存儲的開始。但實際上，信息存儲的演變可以追溯得更遠，甚至可以追溯到第一個開始思考的人類。

大腦：最原始、最強大的存儲器

在各種存儲設(shè)備沒“出世”之前，大腦充當(dāng)了最原始也是最強大的自然數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。我們的大腦不僅能夠存儲海量信息，而且還具有非常強的可塑性。至今在某些方面，仍沒有一種存儲設(shè)備能夠與人類的大腦相媲美?？梢哉f，大腦——“聯(lián)合的數(shù)據(jù)寶庫”，給時代之間的口耳相傳提供了最佳的存儲空間。

不過，大腦也有顯而易見的缺點，那就是不大穩(wěn)定。許多因素都可以影響到大腦的存儲或者說記憶功能，比如身體狀態(tài)、年齡，甚至周圍的環(huán)境。所以，人類仍需要在發(fā)展存儲設(shè)備的道路上不斷前進。

巖畫

在舊石器時期，也就是距今大約250萬年的時候，人們開始利用天然的巖石作為載體來記錄有用的信息。起初，祖先們只是在巖壁上記載所見到的動物形象，傳遞了相對簡單的信息，但到了舊石器晚期和新石器時期，他們已經(jīng)開始利用光滑的巖壁記錄更為復(fù)雜、更為具體的信息，比如民族或者部落的生活場景、戰(zhàn)斗場面、祭祀活動等。而且，這種利用巖石來儲存信息的方式，幾乎得到了史前時代各地區(qū)人民的積極響應(yīng)，巖畫遍及世界各地，哈薩克斯坦、西班牙、法國、英國、撒哈拉等地區(qū)都出現(xiàn)了含有珍貴史前信息的巖石壁畫。

相比大腦，巖畫存儲具有更好的穩(wěn)定性。由于洞穴內(nèi)部的濕度、壓力與溫度等很少發(fā)生變化，所以，即使過了幾千年，巖畫也能保持完好。另外，利用大腦的記憶來存儲信息，有時難免會發(fā)生信息中斷的現(xiàn)象，一時想不起來是常有的事，但利用巖畫，就不大會發(fā)生這種現(xiàn)象了。

泥板和石板

然而，巖畫有個致命的弱點，就是移動起來十分困難。于是，人們又開始制造新的存儲工具。

我們知道，兩河流域的古文字是當(dāng)今世界已知的最古老的文字之一，由古代的蘇美爾人創(chuàng)造。而蘇美爾人所居住的地區(qū)位于兩河流域下游的沖積平原，那里盛產(chǎn)蘆葦和黏土。很快，蘇美爾人便發(fā)現(xiàn)，黏土制作的泥板是很好的書寫工具。把蘆葦桿削尖，就能隨便在未干的泥板上寫寫畫畫。而且，他們還可以將泥板曬干或者烤干后保存起來。所以，泥板很快被大家所接受。這些刻有文字的泥板是人類歷史上最早的“泥板之書”，而黏土泥板和蘆葦筆是蘇美爾人極富特色的古代文具。

除了泥板之外，平整的石板也是可用來存儲信息的工具，像古埃及人就會將一些重要事件刻在石板上。納美爾石板是埃及王朝一塊著名的石板雕刻，它記錄了埃及長老統(tǒng)一埃及的偉大業(yè)績，是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的人類最古老的歷史紀(jì)實性石刻。因為泥板和石板都可以移動，所以，泥板和石板存儲很快迎來了一個鼎盛時期。

不過，雖然比起巖石洞壁，泥板和石板更容易移動，但它們也不是十分理想的信息存儲設(shè)備，因為它們還是過于沉重。所以，必須尋找其他方法來彌補泥板和石板的缺陷。

我國古代人民最早使用的是結(jié)繩記事法，即用繩子來記錄有用的信息。文字發(fā)明出來之后，我國人民又利用甲骨作為記錄信息的載體。后來也利用過竹片、木片、縑帛等。木片、竹片雖然比石板輕，但也比較笨重，而縑帛又太貴。于是，紙應(yīng)運而生。

紙莎紙和白紙

在我國的造紙術(shù)傳入西方之前，希臘人、腓尼基人、羅馬人等用的是古埃及人發(fā)明的紙莎紙。這種紙的原料叫做紙莎草，是一種水生的植物，直立、堅硬、高大，像蘆葦一樣在淺水里生長。紙莎紙曾歷經(jīng)3000年而不衰，直到8世紀(jì)，我國造紙術(shù)傳到西方，他們才開始使用白紙。

白紙一出現(xiàn)，便受到了眾人的追捧。19世紀(jì)之前，它一直都是最主要的信息存儲載體。同時，白紙也是人們最愿意接受的信息存儲方式，因為它價格低廉，又便于攜帶。

穿孔卡片

穿孔卡片是一種由薄紙板制成，用孔洞位置或其組合表示信息，通過穿孔方式記錄和存儲信息的方形卡片。它的前身是1725年發(fā)明的用于紡織業(yè)的穿孔紙帶，是一種打孔的條形紙帶。1832年，穿孔卡片經(jīng)過改進，第一次被用于信息存儲。

1890年，因為美國的一次人口調(diào)查，穿孔卡片迎來了第二次轉(zhuǎn)變。這是美國政府首次發(fā)起的人口調(diào)查，目的是為幾千萬美國人登記造冊。當(dāng)時，美國經(jīng)濟正處于飛速發(fā)展階段，人口流動十分頻繁，而且，普查項目繁多，統(tǒng)計手段還十分落后。各種不利狀況導(dǎo)致此次普查花了7年半的時間。直到快第二次普查的時候，美國政府才知道第一次人口普查的結(jié)果。為了改變這種落后的狀況，1890年，美國統(tǒng)計學(xué)家赫曼·霍列瑞斯首次發(fā)明了能被機器閱讀的穿孔卡片。然后，他和其他合伙人一起創(chuàng)辦了國際商業(yè)機器有限公司（IBM）。

在1890年代至20世紀(jì)初，穿孔卡片被廣泛運用在商業(yè)領(lǐng)域。數(shù)字計算機出現(xiàn)以后，穿孔卡片又被用來處理計算機程序?？梢哉f，穿孔卡片是早期數(shù)字計算機程序和數(shù)據(jù)的主要輸入媒介。不久后一些投票機也逐漸開始使用穿孔卡片。

磁鼓存儲器

計算機出現(xiàn)后，信息存儲形式發(fā)生了很大變化。把信息數(shù)字化后再進行存儲成為了信息存儲的主要形式。1932年發(fā)明于奧地利的磁鼓內(nèi)存是最早出現(xiàn)的一種依靠磁介質(zhì)的資料存儲裝置，也是20世紀(jì)五六十年代計算機所用內(nèi)存的早期形式。它利用電磁感應(yīng)原理進行數(shù)字信息的讀寫。

磁鼓筒是一個高速旋轉(zhuǎn)的精密非磁性材料圓柱，外表面涂抹了一層極薄的磁性記錄媒體。按磁頭與鼓筒外表面保持間隙的方式，可以將磁鼓分為固定頭磁鼓和浮動頭磁鼓兩種類型，而后者又可以分為靜壓式浮動磁鼓和動壓式浮動磁鼓。采用動壓式浮動磁頭的浮動磁鼓是磁鼓技術(shù)能達到的最先進的水平。

作為一種更新的存儲設(shè)備，磁鼓“挺”到了20世紀(jì)60年代。當(dāng)更好的存儲設(shè)備出現(xiàn)后，磁鼓就逐漸退離了“存儲舞臺”?，F(xiàn)在，只有在非常特殊的場合里，才能看到“古老”的磁鼓。

磁帶

1951年，磁帶第一次被投入使用。這是一種較為傳統(tǒng)的存儲和備份方式，由帶有可磁化材料的塑料袋狀物組成，通常被卷起來纏繞在塑料柱上。磁帶的存儲容量相當(dāng)于1萬張存儲卡片。按用途來分的話，磁帶可分成錄音帶、錄像帶、計算機帶和儀表磁帶4種。其中，20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的錄音帶是用量最大的一種磁帶。

因為磁帶具有輕便、耐用、互換性強等優(yōu)點，所以這種存儲設(shè)備得到了迅速的發(fā)展。直到20世紀(jì)80年代，磁帶都是社會上最流行的備份方式。人們聽歌曲、聽英語，都離不開磁帶。磁帶大大風(fēng)光了一陣子。

不過，隨著社會的發(fā)展，人們對信息存儲的需求越來越多，磁帶的存儲容量就變成了它的一大“硬傷”。所以，當(dāng)存儲容量更強大的硬盤出現(xiàn)后，它的地位受到了前所未有的挑戰(zhàn)。

硬盤和軟盤

世界上第一塊硬盤是IBM于1956年發(fā)明的。盡管這個硬盤的容量僅為5MB，可是它也比當(dāng)時的主要存儲設(shè)備磁帶的存儲量要大得多。不過，這些設(shè)備在20世紀(jì)六七十年代并不受歡迎，因為它們有著龐大的身軀和高昂的價格。后來隨著科學(xué)技術(shù)的進步，硬盤體積縮小了，價格也變得低廉了，這才逐漸成為服務(wù)器及個人計算機的主要部件。20世紀(jì)90年代，硬盤成了磁帶的可替代品，被用于數(shù)據(jù)備份。如今，生產(chǎn)硬盤的廠商超過200多家。每年硬盤的營業(yè)額能達到數(shù)百億美元。

硬盤在不斷縮小它的尺寸，在1998年就進化為早期的便攜閃存。這種設(shè)備能夠存儲的數(shù)據(jù)量是軟盤的數(shù)倍。并且，閃存不僅是一種壽命較長的存儲設(shè)備，穩(wěn)定性也比光盤強許多，更可貴的是，在斷電的情況下，閃存仍能保存所存儲的數(shù)據(jù)信息。正因為其斷電時仍能保存數(shù)據(jù)，所以，閃存經(jīng)常被用來保存設(shè)置信息，電腦的基本程序，數(shù)碼相機都離不開閃存。閃存有許多種類，我們熟知的U盤、相機里的SD卡都屬于閃存。

軟盤是個人電腦設(shè)備里最早使用的可移動存儲媒體，也是由IBM公司最先開發(fā)出來的，開發(fā)時間是1971年。剛開始，軟盤還只是一種只讀的二進制，大小為8英寸的磁盤，僅能存儲80KB的數(shù)據(jù)。而到1981年，日本索尼公司開發(fā)出了3.5英寸，就能夠存儲1.44MB的數(shù)據(jù)了。這在當(dāng)時是很大的一個飛躍。隨著硬件加工技術(shù)的發(fā)展，軟盤尺寸變得越來越小，容量也越來越大。之后，直到2000年，軟盤一直是計算機必備的存儲設(shè)備之一。軟盤被認(rèn)為是數(shù)據(jù)存儲史上的一次革命。

不過，軟盤的缺點也逐漸在使用中暴露出來。由于讀取軟盤時，磁頭必須接觸盤，而不是像硬盤那樣懸空讀寫，軟盤難以滿足大量、高速的數(shù)據(jù)存儲需要。而且，軟盤的存儲穩(wěn)定性也較差，很容易受到外界環(huán)境影響，溫度、濕度和使用次數(shù)都能影響到軟盤的使用壽命。雖然科學(xué)家竭盡全力試圖改變這種情況，但是卻很難達到理想的效果。因此，開發(fā)新一代的存儲設(shè)備勢在必行。

各種各樣的光盤

1980年飛利浦和索尼公司發(fā)明了CD，目的是為了取代老舊的軟盤。這是一種用于存儲數(shù)字資料的光盤，存儲容量達700MB，相當(dāng)于數(shù)百萬字的書籍。

CD的第二次進化出現(xiàn)在1995年，數(shù)字多功能光盤DVD的問世震撼了世界市場，它能存儲4GB的內(nèi)容。流行的DVD技術(shù)通常采用波長為650納米的紅色激光來進行讀寫和輸入數(shù)據(jù)。

藍光，又稱藍光光盤，它利用波長較短的藍色激光讀取和寫入數(shù)據(jù)，并因此得名。2000年，藍光第一次進入市場，它的出現(xiàn)極大地提高了光盤的存儲容量。到目前為止，藍光都是最先進的大容量光盤，它的容量能達到25G或50G。并且它的記錄速度也很快，能達到每秒鐘54MB。另外，藍光光碟還擁有非常堅固的層面，可以保護光碟里的記錄層。所以，藍光光碟既耐臟，又耐磨，可以經(jīng)受住頻繁使用。不僅如此，在技術(shù)上，藍光系統(tǒng)還可以兼容此前出現(xiàn)的各種光盤產(chǎn)品。

藍光的巨大容量為高清電影、游戲和大容量數(shù)據(jù)存儲帶來了可能，在很大程度上促進了高清娛樂的發(fā)展，成為了一種前途無量的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。

萬維網(wǎng)、云和固態(tài)硬盤

雖然因特網(wǎng)在20世紀(jì)60年代就被發(fā)明了出來，但直到20世紀(jì)90年代萬維網(wǎng)的發(fā)明，才使得在線備份成為現(xiàn)實。萬維網(wǎng)，又稱環(huán)球信息網(wǎng)，它只是互聯(lián)網(wǎng)所能提供的服務(wù)之一，是靠著互聯(lián)網(wǎng)運行的一項服務(wù)。萬維網(wǎng)讓人類擁有了一個世界性的信息庫。利用萬維網(wǎng)的上網(wǎng)服務(wù)，我們能夠調(diào)用世界上任何地方的信息，現(xiàn)在數(shù)據(jù)可以遠程進行備份了。

盡管萬維網(wǎng)已經(jīng)能存儲大量的數(shù)據(jù)信息，但是這還遠遠不夠。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)和計算方法“相親相愛”后，“云”就出現(xiàn)了，搖身一變成了當(dāng)代最強大的一種信息存儲方式。

這里的云，可不是天上飄的白白的云朵，而是對云服務(wù)的一種簡稱。云服務(wù)里的云是對網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。云存儲類似于將數(shù)據(jù)存儲在因特網(wǎng)的方式，使得數(shù)據(jù)能夠存儲在多臺第三方運營的服務(wù)器上。簡單地說，云存儲就是將存儲資源放到云上，供人使用的一種方式。使用者可以在任何時間，任何地方，利用聯(lián)網(wǎng)的裝置連接到云服務(wù)器上，方便地調(diào)用所需要的信息。

計算機和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)手打造了新一代強大的存儲設(shè)備，這使強大的硬盤感覺“壓力山大”。為了避免“落后就挨打”，硬盤也進化出了自己的“特種兵”——固態(tài)硬盤。

固態(tài)硬盤是用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，與傳統(tǒng)硬盤技術(shù)不同，它通過電荷而非磁來存儲數(shù)據(jù)，成本一般比普通硬盤高。這種硬盤在1978年就已取得了成功和廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在又因為它的優(yōu)點而卷土重來。

固態(tài)硬盤采用閃存作為存儲介質(zhì)，且不用磁頭，尋道時間幾乎為0，所以它的讀寫速度超快，甚至超過了每秒鐘500MB。不僅如此，固態(tài)硬盤還防震抗摔，低能耗，無噪音，輕便，并且，它能適用于各種環(huán)境。普通的硬盤驅(qū)動器只能在5℃～ 55℃范圍內(nèi)工作，但大多數(shù)固態(tài)硬盤都能在10℃～ 70℃的環(huán)境里工作。所以，固態(tài)硬盤被廣泛應(yīng)用于軍事、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域。

這種硬盤非常完美吧？謙虛一點地講，它除了有點貴，壽命也不是很長。

“神級”存儲：全息層和量子存儲

全息存儲是利用光的干涉原理來實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄的一種存儲技術(shù)。全息存儲技術(shù)不僅利用介質(zhì)表面，而且它還利用介質(zhì)的其他部分來記錄，也就是說，它通過在整個介質(zhì)內(nèi)記錄干涉圖案來存儲數(shù)據(jù)。這些干涉圖案是由兩束激光在特定晶體上相交來改變材料的光學(xué)特性所形成的。

與其他存儲技術(shù)相比，全息存儲在容量、速度和可靠性方面都具有非常大的潛力。目前，硬盤最大的容量可達到2TB，而未來，全息存儲的容量可高達1000TB（1TB=1024GB），將是硬盤的500倍。而且，由于全息存儲是以頁作為讀寫單位，不同頁面可以同時進行讀寫，所以，它的讀取速度可能會出現(xiàn)新的突破。一些科學(xué)家估計，未來，全息存儲可以實現(xiàn)每秒鐘1GB的傳輸速度，以及小于1毫秒的隨機訪問時間！更吸引人的是，由于全息存儲不需要任何移動部件，數(shù)據(jù)讀寫均為非接觸式，所以其壽命、數(shù)據(jù)可靠性、安全性都能達到非常理想的程度。在理論上，全息存儲幾乎可以永久地保存數(shù)據(jù)。

全息存儲看起來非常完美，但未來，在存儲界，全息存儲并不會“獨霸天下”，漸漸興起的量子存儲也將占有一席之地。

量子存儲設(shè)備主要用于存儲量子態(tài)的信息，是遠距離量子通信與量子計算中的關(guān)鍵部件，有點類似電腦的硬盤和內(nèi)存條。未來有一天，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備將會小到連最精密的顯微鏡也看不到，單個的比特信息將被編碼在一個量子級別的機械系統(tǒng)上，比如電子，它將能夠被未來的電腦即量子電腦成功解讀，而這將是量子存儲帶來的一場前所未有的革命。

雖然現(xiàn)在已經(jīng)有許多存儲設(shè)備值得我們期待了，但是，在社會的未來，存儲設(shè)備可能會帶給我們更多的驚喜。只要社會不斷進步，存儲設(shè)備的發(fā)展就一定不會停止，信息存儲的進化，沒有終點。