原創(chuàng) 狐梨 光電匯OESHOW 

2025年06月18日 17:06 上海

當(dāng)人類每秒鐘在數(shù)字汪洋中打撈起2.5千萬億字節(jié)的星塵時(shí)，需要設(shè)計(jì)出怎樣的諾亞方舟才能承載這永不熄滅的文明篝火？在這顆充滿無限可能的藍(lán)色星球上，先民窺見了光的奧秘，智者馴服了光的偉力，鑄造了這艘方舟的藍(lán)圖。

光電匯有幸采訪到這位方舟“設(shè)計(jì)師”——福建師范大學(xué)譚小地教授。他和他的全息存儲技術(shù)，在現(xiàn)有的基數(shù)上，能使數(shù)據(jù)傳輸增速1000倍，硬盤存儲容量擴(kuò)大100倍，使用壽命提升10倍。這令人驚嘆的數(shù)據(jù)背后，是譚小地行過四十余載的科研人生交出的答卷。

一、與光結(jié)緣少年時(shí)

興趣，是少年譚小地最好的啟蒙導(dǎo)師。中學(xué)物理課堂，成為他汲取智慧的土壤，更是他初窺光電奧秘的藏寶圖，驅(qū)使少年想要成為這無形之力的“操控者”。

廢棄的啤酒瓶被敲掉瓶身，只留下圓潤的瓶底，這便是一個(gè)簡單的光學(xué)透鏡；鏡片與硬紙殼巧妙結(jié)合，搖身一變成為自制潛望鏡；連破損的鐵鍋，也被他獨(dú)出心裁的地鑿出小孔，盛滿清水，光就會沿著水柱流動(dòng)，光纖導(dǎo)光的原理也不外乎于此……這些充滿童趣的奇思妙想，將稀松平常的物件點(diǎn)化為探索光學(xué)的器具，悄然在他心底埋下了熾熱的種子。

1980年，他離開家鄉(xiāng)西安，以第一志愿被山東大學(xué)光學(xué)系技術(shù)光學(xué)專業(yè)錄取，而后又繼續(xù)進(jìn)入北京理工大學(xué)深造，攻讀光學(xué)儀器專業(yè)碩士學(xué)位，師從李天初院士與趙達(dá)尊教授。在具象化的研究工作面前，他陷入了短暫的迷茫。此時(shí)，兩位導(dǎo)師如暗中明火驅(qū)散迷霧，告訴他：“欲探其徑，當(dāng)觀先行者之足跡。”建議他深入研讀相關(guān)領(lǐng)域的論文，從中汲取養(yǎng)分。但那時(shí)網(wǎng)絡(luò)并不發(fā)達(dá)，他就時(shí)常跑去圖書館看雜志，每一期都不落下。在鉛印的字里行間，搜尋著智慧的閃光。正是在這看似笨拙卻無比扎實(shí)的“原始”探索，構(gòu)成他科研生命的根系。再后來，研究工作出色的譚小地跟隨導(dǎo)師共同完成了《光纖折射率及標(biāo)準(zhǔn)幾何參數(shù)測量裝置的研究》這一項(xiàng)目，并在1995年獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

在北理工讀碩士的譚小地，受日本東京大學(xué)小倉盤夫教授來校講學(xué)啟發(fā)，讓他對日本的光學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了向往。由于碩士期間優(yōu)異的表現(xiàn)，譚小地獲得了到東京大學(xué)黑田和男教授門下學(xué)習(xí)的機(jī)會，并于1996年春開始了東京大學(xué)攻讀博士學(xué)位的生涯。

在東大伊始，他被光折變晶體奇妙的非線性效應(yīng)所吸引，想將其作為最初的研究目標(biāo)，但在當(dāng)時(shí)該領(lǐng)域的研究已趨于飽和。于是他便選擇從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，著手開始全息存儲的研究。時(shí)至今日，已經(jīng)過去了三十多年。

全息存儲利用體存儲方式將圖像信息記錄并再現(xiàn)，早在上世紀(jì)60年代就被譽(yù)為高密度、高速率的存儲方式。彼時(shí)學(xué)界多用光束容易被探測到的振幅特性來進(jìn)行調(diào)制，而譚小地卻想能否將另一大特性——相位，一并利用起來，這樣存儲的數(shù)據(jù)豈不是會變得更多，讀寫的速度也會更快？但提取相位信息并非易事，在當(dāng)時(shí)的條件下需要加大系統(tǒng)投入和高成本。要有足夠的理由去支撐。于是他將目光瞄準(zhǔn)了全息存儲和加密結(jié)合，畢竟數(shù)據(jù)安全在未來將會被趨之若鶩，最終成就了他的博士畢業(yè)論文《全息存儲的加密研究》，也為后來的多維調(diào)制技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

東京大學(xué)博士畢業(yè)典禮上的譚小地

二、以光報(bào)國赤子心

2006年，譚小地進(jìn)入日本索尼公司擔(dān)任高級技術(shù)分析師，原以為這里會成為他研究工作的沃土，但此時(shí)命運(yùn)與他開了個(gè)嚴(yán)肅的玩笑：他傾注心血的全息存儲項(xiàng)目，原本已經(jīng)納入公司五年計(jì)劃，卻在2008年金融危機(jī)的巨浪中擱淺，倉庫里的電子產(chǎn)品積壓如山，為了保證公司能順利度過經(jīng)濟(jì)寒冬，索尼不得不斷臂求生，砍掉了所有“三年內(nèi)難見效”的研究，譚小地的全息存儲項(xiàng)目也赫然在列。輪船尚未啟航便被巨浪打翻，然而，命運(yùn)的急轉(zhuǎn)彎卻讓他意外參與液晶電視攻關(guān)戰(zhàn)。“半年內(nèi)超越夏普！”在索尼新一輪的戰(zhàn)略目標(biāo)下，譚小地憑借深厚的相位光學(xué)功底參與該項(xiàng)目。那年，索尼產(chǎn)品指標(biāo)躍居世界第一。

在索尼的這段經(jīng)歷雖讓他與全息存儲的研究遭遇了停滯，卻讓他深入掌握企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的流程節(jié)點(diǎn)，從研發(fā)到市場的完整閉環(huán)，為他日后將全息存儲推向產(chǎn)業(yè)化而埋下伏筆。

2012年，大數(shù)據(jù)技術(shù)如破繭之蝶，在全球掀起實(shí)踐應(yīng)用的顛覆性颶風(fēng)，因此當(dāng)年也被譽(yù)為“大數(shù)據(jù)元年”。面對隨之而來的數(shù)據(jù)存儲需求，譚小地再次向索尼提議開展全息存儲的研究，遺憾的是并未得到公司支持。更讓他意難平的是，那些無數(shù)個(gè)日夜心血凝結(jié)的研究與發(fā)明，成果欄署名卻無法落下自己的烙印。“中國人發(fā)明的東西不屬于中國人”，不甘的漣漪在心中蕩開。與此同時(shí)，中國的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)常年受制于國外，大數(shù)據(jù)低成本和超長期安全存儲技術(shù)等“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)是我國信息技術(shù)領(lǐng)域亟待跨越的天塹。譚小地意識到，自己的研究成果或許能助力一二。他果斷回國，立志要將全息存儲技術(shù)“種”在中國的土壤上。

回國后，譚小地加盟北京理工大學(xué)，全力開展全息存儲相關(guān)研究。根據(jù)博士期間的設(shè)想，他以如何提升全息存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸率為核心命題開展了三項(xiàng)研究工作，即：同軸全息存儲、偏光全息存儲理論與應(yīng)用以及全息存儲材料。

譚小地在日本工作期間提出了同軸全息光存儲方式的研究，該方式獨(dú)特之處是將信息光與參考光共軸，既簡化了系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，又能避免環(huán)境振動(dòng)等外界因素的干擾，解決了雙光束干涉方式無法克服的問題。但全息存儲方式受噪聲等的影響，實(shí)際存儲密度無法達(dá)到理論的高值，主要原因是僅利用了振幅調(diào)制的全息記錄，全息原本的能力未能發(fā)揮出來?；貒?，他和團(tuán)隊(duì)將基于之前同軸全存儲的研究基礎(chǔ)，通過單光束分區(qū)域干涉，讓同一束光的不同部分發(fā)揮作用，解決了相位穩(wěn)定性難題，將相位馴化成除振幅外的另一種調(diào)制手段，形成振幅+相位調(diào)制手段的全息存儲技術(shù)，使得存儲數(shù)據(jù)容量得到提升。

有了加入相位調(diào)制的先河，他想是否能再加入光的偏振特性，為數(shù)據(jù)存儲帶來更多可能？于是他多方查詢資料發(fā)現(xiàn)在該領(lǐng)域卻未有著述。面對空白他敢為人先，開始探索偏光全息的領(lǐng)域戈壁。譚小地團(tuán)隊(duì)是國際上最早開展偏光全息研究的團(tuán)隊(duì)之一，幾乎80%的工作都來自他和他的團(tuán)隊(duì)。依據(jù)偏振光波的矢量特性，總結(jié)出了偏光全息的忠實(shí)再現(xiàn)、正交再現(xiàn)和零再現(xiàn)的概念、形成條件以及發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理，為光信息的調(diào)控提供更豐富的自由度。

研究期間，譚小地還解決了全息存儲材料自主化研制難題。起初在他回國前，與日本當(dāng)?shù)氐牟牧掀髽I(yè)談好合作，后續(xù)為他提供研究所需的全息存儲材料。但是，這一材料被美國認(rèn)定為國防重要物資，對其實(shí)施技術(shù)封鎖，于是這條供應(yīng)鏈也就此終止。這次經(jīng)歷給他敲響警鐘，想把命運(yùn)掌握在自己手中，必須在每個(gè)環(huán)節(jié)都不受掣肘。于是他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過攻關(guān)，不僅掌握了新型全息存儲材料——光致聚合物材料的自主制備，還研制出了全息材料測試的標(biāo)準(zhǔn)裝置，為國內(nèi)相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)提供測試報(bào)告。

正在做實(shí)驗(yàn)的譚小地

三、以產(chǎn)為任筑未來

2018年，來到福建師范大學(xué)后，基于對國家對數(shù)據(jù)安全的戰(zhàn)略需求以及對地方產(chǎn)業(yè)升級的雙重考量，學(xué)校為譚小地教授成立了信息光子學(xué)研究中心。后續(xù)為他調(diào)配了實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)人員，全力保證他的研究工作能夠順利開展。

譚小地正式入職福建師范大學(xué)

2019-2020年期間，譚小地先后獲批科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”專項(xiàng)和福建省科技重大專項(xiàng)支持，這是福師大首次作為牽頭單位承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，也是福師大承擔(dān)省級重大科研項(xiàng)目的重大突破?；貞洿耸?，他將這兩項(xiàng)任務(wù)形象的比喻成“頂天立地”，讓世界看到中國科研的新進(jìn)展即為“頂天”，讓技術(shù)向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)價(jià)值則是“立地”。

為了實(shí)現(xiàn)頂天立地的目標(biāo)，譚小地帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)刻苦攻堅(jiān)，研究出多維調(diào)制（振幅+相位+偏振）全息存儲技術(shù)，相較于現(xiàn)行存儲方式，數(shù)據(jù)讀寫速度和存儲密度得到大幅提升，經(jīng)第三方檢測，存儲速度為傳統(tǒng)設(shè)備的1000倍（128Gb/s）、容量提升100倍（最高達(dá)2.75TB）、壽命從5年延長至50年，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。為加快形成面向大數(shù)據(jù)歸檔存儲的新型光存儲產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮“全息光存儲技術(shù)”的價(jià)值，他更是化身空中飛人，兩年內(nèi)他在全世界50多個(gè)城市來回奔波，幾乎跑遍了國內(nèi)外所有的相關(guān)單位和設(shè)備生產(chǎn)廠家，他的飛行軌跡加起來能繞地球12圈.....讓技術(shù)走在世界科學(xué)前沿的同時(shí)，將產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也按下加速鍵，他和團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)，可供讀寫演示的同軸全息存儲樣機(jī)。

譚小地兩年內(nèi)的飛行軌跡

從早期在索尼的產(chǎn)品化嘗試輒止，到回國后力主全息存儲服務(wù)于大數(shù)據(jù)安全，譚小地科研軌跡始終緊扣“從實(shí)驗(yàn)室到市場”的脈絡(luò)，致力于讓光學(xué)技術(shù)真正服務(wù)社會，為我國在光存儲領(lǐng)域贏得國際話語權(quán)貢獻(xiàn)力量。未來他將借力于福建省光學(xué)學(xué)會會長的身份，依托福州這塊光電產(chǎn)業(yè)的沃土，為全息光存儲技術(shù)走進(jìn)大數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)業(yè)，解決數(shù)據(jù)存儲關(guān)鍵問題繼續(xù)開疆?dāng)U土。

結(jié) 語

“數(shù)據(jù)主權(quán)，是新時(shí)代的國土。”那些曾因技術(shù)受制而被他國掌控的珍貴數(shù)據(jù)，終將回歸我國自主可控的技術(shù)保存；那些因存儲成本高昂而被無奈拋棄的海量數(shù)據(jù)，終將被重新鐫刻......譚小地看見的，是我國的全息存儲技術(shù)正以自主知識產(chǎn)權(quán)的姿態(tài)，以百倍容量、千倍速度、半世紀(jì)壽命，將這些散落的數(shù)據(jù)金沙重新聚攏為河。

未來，當(dāng)數(shù)據(jù)如洪流席卷世界，譚小地和他的全息存儲技術(shù)，正在為文明沖印出不會湮滅的底片。