一种数据写入读取方法、装置及系统

摘要

本申请公开了一种数据写入读取方法、装置及系统，该方法提高了数据存储密度。该方法应用于数据存储系统，该存储系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质，该方法由处理器执行，该数据写入方法包括：获取待写入数据；根据待写入数据控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；控制该带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质，以使记录介质中的目标区域产生与待写入数据对应的目标记录特征。该数据读取方法包括：控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质的作用区域，以确定目标区域的目标记录特征；根据确定的目标区域的目标记录特征，读取所述待读取数据。

权利要求

1.一种数据写入方法，其特征在于，所述方法应用于存储系统，所述存储系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质，所述方法由所述处理器执行，所述方法包括：获取待写入数据；

根据所述待写入数据控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组，所述带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；

控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质，以使所述记录介质中的目标区域产生与所述待写入数据对应的目标记录特征；其中，所述目标区域是经所述带电粒子束组中的带电粒子束与所述记录介质发生作用的区域；

所述控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质，以使所述记录介质中的目标区域产生与所述待写入数据对应的目标记录特征，包括：控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质上的辅助材料层，以使所述记录介质上的辅助材料层产生与所述待写入数据对应的辅助特征，所述辅助材料层产生的与所述待写入数据对应的辅助特征用于使所述记录介质上的目标区域产生与所述待写入数据对应的所述目标记录特征；其中，所述辅助材料层包括一层或多层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待写入数据控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组，包括：根据所述待写入数据以及预定的映射关系，控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；其中，所述映射关系定义了需要写入的数据与带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，具有所述调制特征的带电粒子束组用于在所述记录介质上产生与需要写入的数据对应的记录特征，所述记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述存储系统还包括扫描控制组件，所述扫描控制组件用于控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质；所述控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质，包括：通过控制所述扫描控制组件，控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述目标区域。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一对应。

5.根据权利要求1、2或4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述存储系统还包括临界态激发组件，所述方法还包括：

控制所述临界态激发组件处理所述记录介质的待作用区域，以使所述待作用区域处于空间形貌变化临界状态、物理特征变化临界状态或化学特征变化临界状态中的至少一种，其中，所述待作用区域包括所述目标区域；

所述控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质，包括：控制所述带电粒子束组作用于经所述临界态激发组件处理的所述目标区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述临界态激发组件处理所述记录介质的待作用区域，包括：

通过所述临界态激发组件产生的热、激光、超声、离子束、等离子体或气体中的至少一种，处理所述记录介质的待作用区域，其中，所述气体是使所述记录介质提升物理或化学活性的气体。

7.根据权利要求1、2、4或6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

8.根据权利要求1、2、4或6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述目标调制特征包括所述带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

9.一种数据读取方法，其特征在于，所述方法应用于存储系统，所述存储系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质，所述记录介质用于存储待读取数据，所述方法由所述处理器执行，所述方法包括：获取读请求；所述读请求用于请求读取待读取数据；

基于所述读请求，控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；所述带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；

控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质的作用区域，以确定目标区域的目标记录特征；其中，所述作用区域包括所述目标区域，所述目标记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种，所述待读取数据与所述目标记录特征对应；

根据确定的所述目标记录特征，读取所述待读取数据；

所述存储系统还包括带电粒子束收集成像组件；所述确定目标区域的目标记录特征，包括：

控制所述带电粒子束收集成像组件获取所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述目标区域后的带电粒子图像；

基于获取的所述带电粒子图像，确定所述目标记录特征。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述带电粒子束组作用于所述目标区域时，不改变或不破坏所述目标区域的所述目标记录特征。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述存储系统还包括扫描控制组件，所述扫描控制组件用于控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质；

所述控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质的作用区域，包括：通过控制所述扫描控制组件，控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质的作用区域。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一对应。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

14.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述目标调制特征包括所述带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

15.一种数据写入装置，其特征在于，所述装置应用于存储系统，所述存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介质，所述装置包括：获取单元，用于获取待写入数据；

控制单元，用于根据所述待写入数据控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组，所述带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；以及用于，控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质，以使所述记录介质中的目标区域产生与所述待写入数据对应的目标记录特征；其中，所述目标区域是经所述带电粒子束组中的带电粒子束与所述记录介质发生作用的区域；

所述控制单元，具体用于控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质上的辅助材料层，以使所述记录介质上的辅助材料层产生与所述待写入数据对应的辅助特征，所述辅助材料层产生的与所述待写入数据对应的辅助特征用于使所述记录介质上的目标区域产生与所述待写入数据对应的所述目标记录特征；其中，所述辅助材料层包括一层或多层。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述控制单元，具体用于根据所述待写入数据以及预定的映射关系，控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；其中，所述映射关系定义了需要写入的数据与带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，具有所述调制特征的带电粒子束组用于在所述记录介质上产生与需要写入的数据对应的记录特征，所述记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述存储系统还包括扫描控制组件，所述扫描控制组件用于控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质；

所述控制单元，还用于通过控制所述扫描控制组件，控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述目标区域。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一对应。

19.根据权利要求15、16或18中任一项所述的装置，其特征在于，所述存储系统还包括临界态激发组件；

所述控制单元，还用于控制所述临界态激发组件处理所述记录介质的待作用区域，以使所述待作用区域处于空间形貌变化临界状态、物理特征变化临界状态、或化学特征变化临界状态中的至少一种，其中，所述待作用区域包括所述目标区域；以及，具体用于控制所述带电粒子束组作用于经所述临界态激发组件处理的所述目标区域。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述控制单元，具体用于通过所述临界态激发组件产生的热、激光、超声、离子束、等离子体或气体中的至少一种，处理所述记录介质的待作用区域，其中，所述气体是使所述记录介质提升物理或化学活性的气体。

21.根据权利要求15、16 、18或20中任一项所述的装置，其特征在于，所述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

22.根据权利要求15、16 、18或20中任一项所述的装置，其特征在于，所述目标调制特征包括所述带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

23.一种数据读取装置，其特征在于，所述装置应用于存储系统，所述存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介质，所述记录介质用于存储待读取数据，所述装置包括：获取单元，用于获取读请求；所述读请求用于请求读取待读取数据；

控制单元，用于基于所述读请求，控制所述带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；所述带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；以及用于，控制所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述记录介质的作用区域，以确定目标区域的目标记录特征；其中，所述作用区域包括所述目标区域，所述目标记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种，所述待读取数据与所述目标记录特征对应；

读取单元，用于根据确定的所述目标记录特征，读取所述待读取数据；

所述存储系统还包括带电粒子束收集成像组件；

所述控制单元，还用于控制所述带电粒子束收集成像组件获取所述带电粒子束组中的带电粒子束作用于所述目标区域后的带电粒子图像；

所述装置还包括确定单元，

所述确定单元，用于基于获取的所述带电粒子图像，确定所述目标区域的所述目标记录特征。

24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述带电粒子束组作用于所述目标区域时，不改变或不破坏所述目标区域的所述目标记录特征。

25.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，所述存储系统还包括扫描控制组件，所述扫描控制组件用于控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质；

所述控制单元，具体用于通过控制所述扫描控制组件，控制所述带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于所述记录介质的作用区域。

26.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一对应；或者，所述记录特征包括所述物理特征或所述化学特征中的至少一种，以及所述空间形貌特征，所述空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，所述物理特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的物理特征，所述化学特征包括所述记录介质上在所述椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有所述物理特征或所述化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一对应。

27.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，所述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

28.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，所述目标调制特征包括所述带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

29.一种数据写入装置，其特征在于，该装置包括：存储器和一个或多个处理器，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于调用所述计算机指令，以执行权利要求1至8中任一项所述的方法。

30.一种数据读取装置，其特征在于，该装置包括：存储器和一个或多个处理器，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于调用所述计算机指令，以执行权利要求9至14中任一项所述的方法。

31.一种数据存储系统，其特征在于，所述系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质；所述带电粒子束激发调制组件和所述处理器耦合；

所述处理器通过执行如权利要求1至8中任一项所述的方法，在所述记录介质上写入数据，或者，所述处理器通过执行如权利要求9至14中任一项所述的方法，从所述记录介质上读取数据。

32.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1至8中任意一项、或者权利要求9至14中任意一项所述的方法。

说明书

一种数据写入读取方法、装置及系统

技术领域

[0001] 本申请涉及存储领域，尤其涉及一种数据写入读取方法、装置及系统。

背景技术

[0002] 随着信息技术的发展，需要存储的数据急剧增加。通常，数据通过磁盘或光盘进行存储。

[0003] 通过磁盘存储数据时，每张磁盘存储的容量受限于磁盘中磁存储单元的尺寸。通过光盘存储数据时，每张光盘存储的容量受限于光斑尺寸。因此，磁盘和光盘的存储密度很
难再提高，即存储容量很难再提高。

发明内容

[0004] 本申请提供了一种基于带电粒子束的数据写入读取方法、装置及系统，提高了数据存储密度。

[0005] 为达上述目的，本申请提供如下技术方案：

[0006] 第一方面，本申请提供一种数据写入方法，该方法应用于存储系统。该存储系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质，该方法由处理器执行，该方法包括：获
取待写入数据；根据待写入数据控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带
电粒子束组，这里，带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；然后，控制带电粒子束组中
的带电粒子束作用于记录介质，以使记录介质中的目标区域产生与待写入数据对应的目标
记录特征。其中，目标区域是经带电粒子束组中的带电粒子束与记录介质发生作用的区域。

[0007] 该方法通过采用带电粒子束作用于记录介质，使得经作用后的目标区域产生与待写入数据对应的记录特征，从而实现数据写入。由于带电粒子束的束斑的尺寸可以控制在
10nm以下，因此，与现有的磁存储方法和光存储方法相比，本申请提供的数据写入方法可以
提高数据的存储容量。另外，由于带电粒子束只需通过控制调制电场和磁场即可，而无需引
入类似光存储系统中复杂的光路控制和精密加工的透镜，因此，相对简单的系统构成减少
了读写过程的错误，提高了系统的可靠性，还可以节约成本。

[0008] 结合第一方面，在一种可能的设计方式中，上述“根据待写入数据控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组”包括：根据待写入数据以及预定的
映射关系，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组。其中，映
射关系定义了需要写入的数据与带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，具有调制特征
的带电粒子束组用于在记录介质上产生与需要写入的数据对应的记录特征，该记录特征包
括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种。该可能的设计，通过产生具有目标调
制特征的带电粒子束组，进而在记录介质上产生与待写入数据对应的目标记录特征，从而
实现数据写入。

[0009] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述“控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质，以使记录介质中的目标区域产生与待写入数据对应的记录特征”包
括：控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质上的辅助材料层，以使记录介质上
的辅助材料层产生与待写入数据对应的辅助特征，辅助材料层产生的与待写入数据对应的
辅助特征用于使记录介质上的目标区域产生与待写入数据对应的目标记录特征；其中，辅
助材料层包括一层或多层。该可能的设计，通过将辅助材料层经带电粒子束作用而产生的
辅助特征转移到记录介质上，使记录介质产生，与待写入数据对应的目标记录特征，从而实
现数据写入。

[0010] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述存储系统还包括扫描控制组件，该扫描控制组件用于控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质。上述“控制
带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质”包括：通过控制扫描控制组件，控制带电粒
子束组按照预设的扫描轨迹作用于目标区域。

[0011] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，

[0012] 上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，

[0013] 上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应；或者，

[0014] 上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的物理
特征，化学特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的化学特征；具有物理特征或化学
特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一对应；或
者，

[0015] 上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的
物理特征，化学特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有物理特征
或化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要写入的数据一一
对应。

[0016] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述存储系统还包括临界态激发组件，上述方法还包括：控制临界态激发组件处理记录介质的待作用区域，以使待作用区域处
于空间形貌变化临界状态、物理特征变化临界状态或化学特征变化临界状态中的至少一
种，其中，待作用区域包括目标区域。上述“控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录
介质”包括：控制带电粒子束组作用于经临界态激发组件处理的目标区域。

[0017] 这样的话，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组在作用目标区域时，相比该带电粒子束组作用不处于空间形貌变化临界状态、物理特征变
化临界状态或化学特征变化临界状态的目标区域，更容易使目标区域产生与待写入数据对
应的目标记录，从而有效提高了数据写入的效率。

[0018] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述“控制临界态激发组件处理记录介质的待作用区域”包括：通过临界态激发组件产生的热、激光、超声、离子束、等离子体或
气体中的至少一种，处理记录介质的待作用区域，其中，气体是使记录介质提升物理或化学
活性的气体。

[0019] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

[0020] 结合第一方面，在另一种可能的设计方式中，上述目标调制特征包括带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

[0021] 第二方面，本申请提供一种数据读取方法，该方法应用于存储系统。该存储系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质，记录介质用于存储待读取数据。该方法
由处理器执行，该方法包括：获取读请求；该读请求用于请求读取待读取数据。基于该读请
求，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组，该带电粒子束
组包括一个或多个带电粒子束。控制该带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质的作
用区域，以确定目标区域的目标记录特征；其中，该作用区域包括目标区域，该目标记录特
征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种，待读取数据与该目标记录特征
对应；根据确定的目标记录特征，读取待读取数据。

[0022] 结合第二方面，在一种可能的设计方式中，上述存储系统还包括带电粒子束收集成像组件。上述“确定目标区域的目标记录特征”包括：控制带电粒子束收集成像组件获取
带电粒子束组中的带电粒子束作用于目标区域后的带电粒子图像；基于获取的带电粒子图
像，确定目标区域的目标记录特征。

[0023] 结合第二方面，在另一种可能的设计方式中，上述带电粒子束组作用于目标区域时，不改变或不破坏目标区域的目标记录特征。

[0024] 结合第二方面，在另一种可能的设计方式中，上述存储系统还包括扫描控制组件。该扫描控制组件用于控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质。上述“控制
带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质的作用区域”包括：通过控制扫描控制组件，
控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质的作用区域。

[0025] 结合第二方面，在另一种可能的设计方式中，

[0026] 上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，

[0027] 上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应；或者，

[0028] 上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的物理
特征，化学特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的化学特征；具有物理特征或化学
特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一对应；或
者，

[0029] 上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的
物理特征，化学特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的化学特征；具有物理特征
或化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需要读取的数据一一
对应。

[0030] 结合第二方面，在另一种可能的设计方式中，带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

[0031] 结合第二方面，在另一种可能的设计方式中，上述目标调制特征包括带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

[0032] 可以理解的是，第二方面或其相应的可能的设计提供的技术方案的有益效果，均可以参考上述第一方面或其相应的可能的设计提供的技术方案中的描述，此处不再赘述。

[0033] 第三方面，本申请提供一种数据写入装置。该装置应用于存储系统，该存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介质。

[0034] 在一种可能的设计中，该装置可以用于执行上述第一方面提供的任一种方法。本申请可以根据上述第一方面提供的任一种方法，对该装置进行功能组件的划分。例如，可以
对应各个功能划分各个功能组件，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理组件
中。示例性的，本申请可以按照功能将该该装置划分为获取单元和控制单元等。上述划分的
各个功能组件执行的可能的技术方案和有益效果的描述均可以参考上述第一方面或其相
应的可能的设计提供的技术方案，此处不再赘述。

[0035] 在另一种可能的设计中，该装置包括：存储器和一个或多个处理器，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于调用所述计算机指令，以执行如第一方面及其任一种
可能的设计方式提供的任一种方法。

[0036] 第四方面，本申请提供一种数据读取装置。该装置应用于存储系统，该存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介质，该记录介质用于存储待读取数据。

[0037] 在一种可能的设计中，该装置可以用于执行上述第二方面提供的任一种方法。本申请可以根据上述第二方面提供的任一种方法，对该装置进行功能组件的划分。例如，可以
对应各个功能划分各个功能组件，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理组件
中。示例性的，本申请可以按照功能将该该装置划分为获取单元、控制单元以及读取单元
等。上述划分的各个功能组件执行的可能的技术方案和有益效果的描述均可以参考上述第
二方面或其相应的可能的设计提供的技术方案，此处不再赘述。

[0038] 在另一种可能的设计中，该装置包括：存储器和一个或多个处理器，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于调用所述计算机指令，以执行如第二方面及其任一种
可能的设计方式提供的任一种方法。

[0039] 第五方面，本申请提供一种数据存储系统。该系统包括处理器、带电粒子束激发调制组件以及记录介质。其中，带电粒子束激发调制组件和处理器耦合。处理器可以通过执行
第一方面及其任一种可能的设计方式提供的任一种方法，在记录介质上写入数据，或者，处
理器可以通过执行如第二方面及其任一种可能的设计方式提供的任一种方法，从记录介质
上读取数据。

[0040] 第六方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，如计算机非瞬态的可读存储介质。其上储存有计算机程序(或指令)，当该计算机程序(或指令)在计算机上运行时，使得该
计算机执行上述第一方面中任一种可能的实现方式提供的任一种方法。

[0041] 第七方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，如计算机非瞬态的可读存储介质。其上储存有计算机程序(或指令)，当该计算机程序(或指令)在计算机上运行时，使得该
计算机执行上述第二方面中任一种可能的实现方式提供的任一种方法。

[0042] 第八方面，本申请提供一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得第一方面中的任一种可能的实现方式提供的任一种方法被执行。

[0043] 第九方面，本申请提供一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得第二方面中的任一种可能的实现方式提供的任一种方法被执行。

[0044] 第十方面，本申请提供一种芯片系统，该芯片系统应用于数据写入装置，该芯片系统包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器。接口电路和处理器通过线路互联。接口
电路用于从数据写入装置的存储器接收信号，并向处理器发送信号，信号包括存储器中存
储的计算机指令。当处理器执行计算机指令时，数据写入装置执行如第一方面中的任一种
可能的实现方式提供的任一种方法。

[0045] 第十一方面，本申请提供一种芯片系统，该芯片系统应用于数据读取装置，该芯片系统包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器。接口电路和处理器通过线路互联。接
口电路用于从数据读取装置的存储器接收信号，并向处理器发送信号，信号包括存储器中
存储的计算机指令。当处理器执行计算机指令时，数据读取装置执行如第二方面中的任一
种可能的实现方式提供的任一种方法。

[0046] 可以理解的是，上述提供的任一种装置、计算机存储介质、计算机程序产品或芯片系统等均可以应用于上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考对应
的方法中的有益效果，此处不再赘述。

[0047] 在本申请中，上述数据写入装置和数据读取装置等名字对设备或功能组件本身不构成限定，在实际实现中，这些设备或功能组件可以以其他名称出现。只要各个设备或功能
组件的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

附图说明

[0048] 图1为本申请实施例提供的存储系统的结构示意图；

[0049] 图2为本申请实施例提供的记录介质的形态示意图一；

[0050] 图3为本申请实施例提供的记录介质的一种分区示意图；

[0051] 图4为本申请实施例提供的带电粒子的扫描轨迹示意图一；

[0052] 图5为本申请实施例提供的带电粒子的扫描轨迹示意图二；

[0053] 图6为本申请实施例提供的数据写入方法的流程示意图；

[0054] 图7为本申请实施例提供的临界态激发示意图；

[0055] 图8为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图一；

[0056] 图9为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图二；

[0057] 图10为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图三；

[0058] 图11为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图四；

[0059] 图12为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图五；

[0060] 图13为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图六；

[0061] 图14为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图七；

[0062] 图15为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图八；

[0063] 图16为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图九；

[0064] 图17为本申请实施例提供的带电粒子束的调制特征的示意图十；

[0065] 图18为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图一；

[0066] 图19为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图二；

[0067] 图20为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图三；

[0068] 图21为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图四；

[0069] 图22为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图五；

[0070] 图23为本申请实施例提供的记录介质的记录特征示意图六；

[0071] 图24为本申请实施例提供的数据读取方法的流程示意图；

[0072] 图25为本申请实施例提供的数据写入装置的结构示意图；

[0073] 图26为本申请实施例提供的数据读取装置的结构示意图；

[0074] 图27为本申请实施例提供的计算机程序产品的结构示意图。

具体实施方式

[0075] 在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比
其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨
在以具体方式呈现相关概念。

[0076] 在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0077] 本申请实施例提供了一种数据写入读取的方法，该方法应用于数据存储系统。该方法通过采用具有目标调制特征的带电粒子束作用于记录介质，以使记录介质产生与待写
数据对应的目标记录特征，从而实现数据的写入。其中，带电粒子可以包括电子、离子或等
离子体中的至少一种，记录介质的目标记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征
中的至少一种。带电粒子束的调制特征包括带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分
布或空间作用角度中的至少一种。

[0078] 相应的，通过不会改变记录介质的目标记录特征的带电粒子束作用于已记录有数据的记录介质，确定已记录有数据的记录介质的目标记录特征。然后，基于确定出的已记录
有数据的记录介质的目标记录特征，读取待读取数据。

[0079] 由于作用于记录介质上的带电粒子束的束斑尺寸可以控制在10纳米(nm)以下，因此采用本申请实施例提供的数据写入方法存储数据的存储密度高，存储容量大。

[0080] 可以理解的是，本申请实施例中的“带电粒子束作用于记录介质”，可以是带电粒子束辐照在记录介质上，或者是带电粒子束照射在记录介质上，或者是带电粒子束轰击在
记录介质上等，对此不作限定。

[0081] 参考图1，图1示出了本申请实施例提供的一种存储系统10，上述的数据写入读取方法可以应用于该存储系统10。如图1所示，存储系统10可以包括处理器101、记录介质102、
带电粒子束激发调制组件103、扫描控制组件104，存储器105、以及带电粒子束收集成像组
件106。其中，带电粒子束激发调制组件103、扫描控制组件104、存储器105以及带电粒子束
收集成像组件106分别与处理器101之间连接通信。

[0082] 可选的，存储系统10还可以包括临界态激发组件107以及通信接口108，临界态激发组件107和通信接口108分别与处理器101之间连接通信。

[0083] 可以理解的是，上述各个组件可以设置于一个设备中，也可以集成在不同的设备中，对此不作限定。

[0084] 处理器101是存储系统10的控制中心，可以是一个通用中央处理单元(central processingunit，CPU)，也可以是其他通用处理器等。其中，通用处理器可以是微处理器或
者是任何常规的处理器等。

[0085] 作为示例，处理器101可以包括一个或多个CPU，例如图1中所示的CPU 0和CPU 1。

[0086] 记录介质102是存储系统10中用于记录数据的载体。

[0087] 记录介质102的形状可以是基本的形状，基本的形状包括圆盘、圆柱、圆锥、球、多边形盘或多面体等。其中，多边形盘可以是三角形盘或矩形盘等，多面体可以是多边形锥或
多边形柱，多边形锥可以是三棱锥或四棱锥等，多边形柱可以是三棱柱或四棱柱等，四棱柱
可以是正方体或长方体等。多面体还可以是任意形状的多面体，例如空间折叠形状，当然不
限于此。此外，记录介质102的形状也可以是基本形状的变形或组合，如多层盘、空间四面体
环、空间折叠形状等。这里，多层盘可以是多层圆盘或多层矩形盘等，当然不限于此。

[0088] 参考图2，图2中的(a)、(b)、(c)、(d)和(e)示例性的示出了记录介质102的几种形状。其中，图2中的(a)示出了正方体，图2中的(b)示出了多层圆盘，图2中的(c)示出了空间
折叠体，图2中的(d)示出了空间四面体环，图2中的(e)示出了带锯齿形状沟槽的记录介质。

[0089] 记录介质102具有良好的机械、热、光、化学稳定性，例如可以是玻璃、陶瓷、半导体材料和复合材料等基本材料中的任意一种，也可以是由基本材料微纳结构改变制成。此外，
通过不同基本材料之间的物理、化学复合生成的材料，也可作为记录介质材料。例如，通过
掺杂、层状复合(如多层膜)、空间嵌入(如基体材料中嵌入微纳结构，如纳米球、棒)、空间交
联等方式得到的材料，也可以作为记录介质102。又如，通过在基本材料上添加或涂敷一层
或多层辅助材料，也可以作为记录介质102。

[0090] 参考图2，图2中的(f)和(g)示例性的示出了记录介质102的两种材料。图2中的(f)示出的是一种多孔材料，其形状为五棱柱。图2中的(g)示出的是一种形状为五棱柱的基本
材料，其内部嵌入了另一种辅助球状材料，通过这种方式，可以提高记录介质对带电粒子的
能量吸收或沉积。

[0091] 记录介质102处于同一平面的表面通常可以被划分为多个分区，每个分区用于存储数据。数据可以是相同或不同类型的数据，也可以是相同或不同用户的数据，对此不作限
定。

[0092] 参考图3，图3示例性的示出了形状为矩形的记录介质30，记录介质30可以划分为多个大区A。大区A可以划分为多个小区B，小区B的边长为D1。小区B还可以划分为多个(例如
100个)微区C，微区C的边长为D2。其中，D1和D2均为大于0的数值。在实际应用中，D1可以是
微米级，D2可以是纳米级，例如D1可以是1微米，D2可以是10纳米。

[0093] 记录介质102经具有不同调制特征的带电粒子束作用后，记录介质102会产生相应的记录特征。记录介质102的记录特征包括记录介质的空间形貌变化、物理特征或化学特征
中至少一种。记录介质102的记录特征的具体介绍参考下文目标记录特征的描述，此处不予
赘述。

[0094] 带电粒子束激发调制组件103，包括带电粒子束产生子组件1031和带电粒子束调制子组件1032。

[0095] 带电粒子束产生子组件1031用于基于处理器的指示，产生初始的带电粒子束组。

[0096] 带电粒子束产生子组件1031可以包括场激发器件、热激发器件或光激发器件中的至少一种。其中，场激发器件可以是高压控制电路，热激发器件可以是加热装置(例如接触
式加热器件或辐射式加热器件)，光激发器件可以是激光源(例如飞秒激光源)。

[0097] 带电粒子束产生组件1031还可以包括一个或多个激发介质。激发介质可以是钨W、六硼化镧LaB6或钨涂敷氧化锆ZrO/W，本申请实施例不限于此。若带电粒子束产生子组件
1031包括多个激发介质，该多个激发介质可以是相同的材料，也可以是不同的材料，本申请
实施例对此不做限定。

[0098] 具体的，以场激发器件是高压控制电路为例，高压控制电路可以根据处理器101的指示，为每个激发介质施加一定的连续或脉冲型电压，以激励该激发介质产生连续或脉冲
型带电粒子束。该带电粒子束的能量和电流密度，可以与高压控制电路为该激发介质施加
的电压大小、时间、频率、脉冲宽度或脉冲间隔中至少一个有关。

[0099] 以热激发器件是加热装置为例，加热装置可以根据处理器101的指示，将每个激发介质连续加热到一定温度或利用热脉冲加热到一定温度，以激励该激发介质产生连续或脉
冲型带电粒子束。该带电粒子束的能量和电流密度，可以与上述加热装置将该激发介质所
加热的温度、时间、脉冲频率、脉冲宽度或脉冲间隔中至少一个有关。

[0100] 以光激发器件是激光源为例，光激发器件可以根据处理器101的指示，通过连续或脉冲型激光照射每个激发介质，以激励该激发介质产生连续或脉冲型带电粒子束。该带电
粒子束的能量和电流密度，可以与激光源所发射激光的能量密度、波长、作用时间、脉冲频
率、脉冲宽度或脉冲间隔中至少一个有关。

[0101] 带电粒子束调制子组件1032，用于对带电粒子束产生子组件1031产生的初始带电粒子束组进行调制，以得到的用于作用记录介质102的带电粒子束组。带电粒子束调制子组
件1032可以包括限制膜孔、带电粒子束分束器、带电粒子加减速器件、聚焦器件、电偏转器
件或磁偏转器件等带电粒子束调制器件。带电粒子束调制器件根据处理器101确定的控制
参数设置调制参数，并对带电粒子束产生子组件1031产生的带电粒子束组进行调制，从而
得到具有一定形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度的带电粒子束组。

[0102] 带电粒子束调制子组件1032包括初级调制器件和二级调制器件。其中，初级调制器件用于将带电粒子束产生子组件1031产生的带电粒子束组调制为具有固定尺寸、以及初
始形状的带电粒子束组，这里，初始形状可以是圆形、矩形等，本申请实施例不作限定。二级
调制器件用于将初级调制器件调制得到的带电粒子束组进一步进行调制，以得到具有不同
形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度的带电粒子束组。

[0103] 上述初级调制器件的调制方式可以是形状调制、带电粒子束分束、加减速、聚焦、偏转、准直、消相散或消像差中的至少一种，上述二级调制器件的调制方式可以是形状调
制、带电粒子束分束、加减速、聚焦、偏转、准直、消相散或消像差等中的至少一种，当然不限
于此。具体的，通过上述调制方式调制带电粒子束组的形状、空间能量分布、时间能量分布
或空间作用角度参考下文带电粒子束的调制特征的描述，这里不予赘述。

[0104] 扫描控制组件104，包括带电粒子束位置控制子组件，以及记录介质位置控制子组件。扫描控制组件104接收处理器101的指示信息，并根据该指示信息平移或偏转带电粒子
束组，或者，根据该指示信息平移或旋转记录介质的位置，从而移动带电粒子束组在记录介
质上的作用位置。通过控制带电粒子束组与记录介质之间的相对运动，实现带电粒子束组
作用于记录介质的不同位置。本申请实施例将带电粒子束组作用在记录介质的不同作用位
置形成的轨迹，称为扫描轨迹。

[0105] 参考图4，图4示例性的示出了几种扫描轨迹。图4中的(a)、(b)、(c)和(d)分别示出了带电粒子束组在平面的记录介质上的扫描轨迹。其中，图4中的(a)示出了带电粒子束组
在具有矩形面的记录介质上的一种扫描轨迹，图4中的(b)示出了带电粒子束组在具有矩形
面的记录介质上的另一种扫描轨迹，图4中的(c)示出了带电粒子束组在具有圆面的记录介
质上的一种扫描轨迹，图4中的(d)示出了带电粒子束组在具有三角面的记录介质上的一种
扫描轨迹。图4中的(e)和(f)分别示出了带电粒子束组在立体的记录介质上的扫描轨迹。其
中，图4中的(e)示出了带电粒子束组在圆柱状的记录介质上的一种扫描轨迹，图4中的(f)
示出了带电粒子束组在球状的记录介质上的一种扫描轨迹。

[0106] 参考图5，图5示例性的示出了带电粒子束组在多面体状的记录介质上的扫描轨迹。上述记录介质位置控制子组件通过控制记录介质的旋转，使得带电粒子束组可以作用
在记录介质的任意一个面。如图5中的(a)，扫描控制组件104通过控制正方体的旋转轴，以
使带电粒子束组可以以图4中所示的任一种扫描轨迹在该正方体的任意一个面上作用。如
图5中的(b)，扫描控制组件104通过控制多面体的旋转轴，以使带电粒子束组可以以图4中
所示的任一种扫描轨迹在该多面体的任意一个面上作用。

[0107] 存储器105可以是只读存储器(read‑only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信
息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically 
erasable programmable read‑only memory，EEPROM)、磁盘存储介质、本申请实施例提供
的存储系统或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期
望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

[0108] 一种可能的实现方式中，存储器105可以独立于处理器101存在。存储器105可以通过总线与处理器101相连接，用于存储数据、指令或者程序代码。处理器101调用并执行存储
器105中存储的指令或程序代码时，能够实现本申请实施例提供的数据写入、读取方法。

[0109] 另一种可能的实现方式中，存储器105也可以和处理器101集成在一起。

[0110] 带电粒子束收集成像组件106用于获取记录介质102经带电粒子束组作用后的带电粒子图像。带电粒子束收集成像组件106包括带电粒子收集子组件1061和带电粒子成像
子组件1062。

[0111] 带电粒子收集子组件1061包括反射带电粒子收集器件、散射带电粒子收集器件、透射带电粒子收集器件、衍射带电粒子收集器件或折射带电粒子收集器件中的至少一个，
带电粒子收集子组件1061用于收集记录介质102经带电粒子束组作用后的反射带电粒子、
散射带电粒子、透射带电粒子、衍射带电粒子或折射带电粒子中的至少一种。

[0112] 带电粒子成像子组件1062包括反射带电粒子成像器件、散射带电粒子成像器件、透射带电粒子成像器件、衍射带电粒子成像器件或折射带电粒子成像器件中的至少一个。
带电粒子成像子组件1062用于基于带电粒子收集子组件1061收集到的带电粒子，得到反射
带电粒子图像、散射带电粒子图像、透射带电粒子图像、衍射带电粒子图像或折射带电粒子
图像中的至少一个。进一步的，处理器101可以根据带电粒子成像子组件1062得到的至少一
种带电粒子图像，确定已写入数据的记录介质上的记录特征；

[0113] 临界态激发组件107，用于使记录介质102的记录特征处于改变的临界状态，从而提高带电粒子束作用记录介质102后改变记录介质上记录特征的效率。临界态激发组件107
包括热产生器件、激光产生器件、超声产生器件、离子束产生器件、等离子体产生器件或气
体产生器件中的至少一种。临界态激发组件107和处理器101连接通信，并接收处理器101发
送的指示信息。

[0114] 通信接口108，用于存储系统10与其他设备(如服务端、客户端等)通过通信网络连接，所述通信网络可以是以太网，无线接入网(radio access network，RAN)，无线局域网
(wirelesslocal area networks，WLAN)等。通信接口108可以包括用于接收数据的接收单
元，以及用于发送数据的发送单元。

[0115] 需要指出的是，图1中示出的结构并不构成对存储系统10的限定，除图1所示组件之外，存储系统10可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者不同的组件
布置。

[0116] 下面结合附图对本申请实施例提供的方法进行描述。

[0117] 参考图6，图6示出了本申请实施例提供的数据写入方法的流程示意图，该方法可以应用于图1所示的存储系统10。该方法可以包括以下步骤：

[0118] S101、处理器获取写请求，以及基于写请求获取待写入数据。

[0119] 例如，处理器可以通过通信接口获取写请求，并基于写请求获取待写入数据。

[0120] 这里，待写入数据为以2进制进行编码的数据，即通过M个2进制比特位(bit)进行编码的数据，其中M是大于或等于1的整数。示例性的，待写入数据为“1”、“0”、“01”、
“11001”、“001100”等。

[0121] S102、处理器基于写请求确定写数据的位置。

[0122] 可选的，处理器可以根据待写入数据所属分类，在记录介质上确定待写区域。这里，待写区域可以是图3中所示的大区A。例如，待写数据是用户U请求存储的数据，则处理器
确定记录介质上用户U对应的区域为待写区域。

[0123] 进一步的，处理器在待写区域中确定开始写数据的位置。

[0124] 一种可能的实现方式，若写请求指示首次在待写区域上写数据，则处理器根据预设的扫描轨迹，在待写区域上确定开始写入数据的位置。

[0125] 另一种可能的现实方式，若写请求指示非首次在待写区域上写数据，则处理器根据待写区域上最后一个已写数据的位置，以及预设的扫描轨迹，确定该已写数据所在位置
的下一个位置为开始写入待写数据的位置。可以理解的是，处理器存储有记录介质上已写
数据位置的身份标识(identity document，ID)。

[0126] S103、处理器基于待写入数据确定控制参数。该控制参数用于控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组。

[0127] 这里，带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束。目标调制特征包括带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。具有目标调制特征的
带电粒子束组用于作用于记录介质后，使记录介质产生与待写入数据对应的目标记录特
征。带电粒子束的调制特征(例如目标调制特征)的具体描述可以参考下文带电粒子束的调
制特征的描述，这里不予赘述。

[0128] 也就是说，在本申请实施例中，记录介质的目标记录特征可以用于表示待写入数据。例如可以用经带电粒子束作用后的记录介质的目标记录特征1表示数据1，用经带电粒
子束作用后的记录介质的目标记录特征2表示数据2。当然，也可以使用经带电粒子束作用
后的记录介质的目标记录特征1表示数据1，以及使用不经带电粒子束作用的记录介质的原
始状态表示数据2，对此不做限定。

[0129] 下面以经带电粒子束作用后的记录介质的产生的不同的记录特征表示待写入数据为例进行说明。

[0130] 处理器可以根据预存的待写入数据以及预定的映射关系，确定控制参数。

[0131] 一种可能的实施方式，该预定的映射关系定义了需要写入的数据与带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，具有一定调制特征的带电粒子束组用于在记录介质上产生与
需要写入的数据对应的记录特征。记录介质上产生的与需要写入的数据对应的记录特征可
以包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中至少一种。关于记录介质所产生的记录特征
的具体描述可以参考下文目标记录特征的描述，这里不予赘述。

[0132] 需要说明的是，上述预定的映射关系中需要写入的数据可以是包括M个二进制比特的比特组。作为一个示例，当M等于1时，上述需要写入的数据包括一个比特，例如“0”或
“1”。这种情况下，处理器预存的需要写入的数据和带电粒子束组的调制特征之间的对应关
系可以如表1所示：

[0133] 表1

[0134] 需要写入的数据 带电粒子束组的调制特征0 调制特征1
1 调制特征2

[0135] 作为另一个示例，当M等于2时，即上述需要写入的数据可以包括2个比特，例如“00”、“01”、“10”或“11”等。这种情况下，处理器预存的需要写入的数据和带电粒子束组的
调制特征之间的对应关系可以如表2所示：

[0136] 表2

[0137]需要写入的数据 带电粒子束组的调制特征
00 调制特征1
01 调制特征2
10 调制特征3
11 调制特征4

[0138] 具体的，处理器可以根据该待写入数据以及上述预定的映射关系，确定与待写数据对应的目标调制特征。进一步的，基于该目标调制特征，处理器可以确定带电粒子束激发
调制组件产生具有该目标调制特征的带电粒子束组的控制参数。

[0139] 示例性的，若待写入数据为“01”，基于待写入数据以及预定的映射关系，处理器可以确定待写入数据“01”对应的目标调制特征为“调制特征2”。然后，处理器可以根据“调制
特征2”，确定带电粒子束激发调制组件产生“调制特征2”的带电粒子束组的控制参数。

[0140] 另一种可能的实现方式，上述预定的映射关系定义了：需要写入的数据与记录介质的记录特征之间的对应关系，以及记录介质的记录特征和带电粒子束组的调制特征之间
的对应关系。这里，记录介质的记录特征和带电粒子束组的调制特征可以是一一对应的。其
中，具有一定调制特征的带电粒子束组用于，在记录介质上产生与需要写入的数据对应的
记录特征。记录介质上产生的与需要写入的数据对应的记录特征可以包括空间形貌特征、
物理特征或化学特征中至少一种。关于记录介质所产生的记录特征的具体描述可以参考下
文目标记录特征的描述，这里不予赘述。

[0141] 需要说明的是，这里需要写入的数据的描述可以参考上文的描述，这里不予赘述。

[0142] 作为一个示例，当需要写入的数据包括一个比特，例如“0”或“1”。这种情况下，处理器预存的需要写入的数据和记录介质的记录特征之间的对应关系可以如表3所示：

[0143] 表3

[0144]需要写入的数据 记录介质的记录特征
0 记录特征1
1 记录特征2

[0145] 作为另一个示例，当需要写入的数据包括2个比特，例如“00”、“01”、“10”或“11”等。这种情况下，处理器预存的需要写入的数据和记录介质的记录特征之间的对应关系可
以如表4所示：

[0146] 表4

[0147] 需要写入的数据 记录介质的记录特征00 记录特征1
01 记录特征2
10 记录特征3
11 记录特征4

[0148] 具体的，处理器可以根据上述对应关系，确定与待写入数据对应的记录介质的目标记录特征。然后，基于记录介质的目标记录特征和带电粒子束组的调制特征之间的对应
关系，确定与待写入数据对应的带电粒子束组的目标调制特征。进一步的，基于该目标调制
特征，处理器可以确定带电粒子束激发调制组件产生具有该目标调制特征的带电粒子束组
的控制参数。

[0149] 示例性的，若待写入数据为“01”，基于待写入数据与记录介质的记录特征之间的对应关系，处理器可以确定“01”对应的记录介质的目标记录特征为“记录特征2”。然后，处
理器可以根据记录介质的记录特征和带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，确定“记
录特征2”对应的带电粒子束组的调制特征为“调制特征2”，即待写入数据为“01”对应的带
电粒子束组的目标调制特征为“调制特征2”。然后，处理器可以根据“调制特征2”，确定带电
粒子束激发调制组件产生“调制特征2”的带电粒子束的控制参数。

[0150] S104、处理器向带电粒子束激发调制组件发送上述确定的控制参数。

[0151] 响应于处理器的操作，带电粒子束激发调制组件接收到该控制参数。

[0152] S105、带电粒子束激发调制组件基于上述控制参数，产生具有目标调制特征的带电粒子束组。

[0153] 处理器基于接收到的上述控制参数，设置带电粒子束激发调制组件中各个组件的参数，以产生具有目标调制特征的带电粒子束组。该具有目标调制特征的带电粒子束组用
于作用于记录介质上的待写区域，以使记录介质产生与待写入数据对应的目标记录特征。

[0154] 示例性的，带电粒子束激发调制组件可以设置施加在激发介质上的电压值，以调整带电粒子束的能量和电流密度，设置用于加减速带电粒子束的电场大小以调整带电粒子
束的速度，设置限制模孔的形状及大小，以调整带电粒子束的尺寸和形状，设置聚焦器件的
参数以调整带电粒子束的聚焦位置、形状及尺寸等，此处不予赘述。

[0155] 带电粒子束激发调制组件产生用于作用记录介质的带电粒子束组的过程包括带电粒子束组的激发过程和带电粒子束组的调制过程。带电粒子束组的激发过程可以参考上
述带电粒子束产生子组件1031的描述，此处不予赘述。带电粒子束组的调制过程可以上述
带电粒子束调制子组件1032以及下文的描述，此处不予赘述。

[0156] S106、处理器通过控制扫描控制组件，控制带电粒子束组从已确定的开始写待写数据的位置开始，按照预设的扫描轨迹作用于记录介质。

[0157] 其中，扫描轨迹预置于处理器中。扫描轨迹是带电粒子束作用在记录介质上的不同位置而形成的轨迹，具体可以参考上文中关于扫描控制组件104中的描述，此处不予赘
述。

[0158] 可选的，处理器可以根据预设的扫描轨迹、以及S102确定出的开始写待写数据的位置，通过控制扫描控制组件，控制带电粒子束组按照扫描轨迹作用于记录介质，从而使记
录介质中的目标区域的产生与待写入数据对应的目标记录特征。

[0159] 可选的，处理器可以根据预设的扫描轨迹、以及S102确定出的开始写待写数据的位置，通过控制扫描控制组件，控制带电粒子束组按照扫描轨迹作用于记录介质上的辅助
材料层，从而使辅助材料层产生与待写入数据对应的辅助特征。其中，该辅助材料层包括一
层或多层，该辅助材料可以通过添加或涂覆等方式设置于记录介质上。

[0160] 需要说明的是，辅助材料层产生的与待写入数据对应的辅助特征，用于使记录介质在目标区域产生与待写入数据对应的目标记录特征。具体的，可以通过一种或多种物理
或化学刻蚀方法，将该辅助材料上的辅助特征转移到记录介质的目标区域上，从而使记录
介质的目标区域上产生对待写入数据对应的目标记录特征。其中，一种或多种物理或化学
刻蚀方法可以是干法刻蚀(如激光刻蚀、离子刻蚀或等离子体刻蚀等)，或者，可以是湿法刻
蚀(如利用化学试剂反应刻蚀等)等，本申请实施例对此不作限定。

[0161] 这里，上述的目标区域是指经带电粒子束组中的带电粒子束作用的区域，目标区域的目标记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种。目标区域在经
带电粒子束作用后产生相应记录特征的描述可以参考下文目标记录特征的描述，此处不予
赘述。

[0162] 本申请实施例通过采用具有目标调制特征的带电粒子束组作用于目标区域，使目标区域产生与待写入数据对应的空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种，从而
实现待写数据的写入。

[0163] 在写入数待写入数据时，处理器可以周期性的记录写入数据的时间以及写入数据对应的存储单元的位置。存储单元的位置可以通过记录介质上标记的点的ID确定。这里，记
录介质上的一个存储单元，包括一个带电粒子束在记录介质上的作用区域。

[0164] S107(可选的)、处理器控制临界态激发组件处理待作用区域，以使待作用区域处于空间形貌变化临界状态、物理特征变化临界状态或化学特征变化临界状态中的至少一种
状态。

[0165] 处理器控制临界态激发组件处理待作用区域，该待作用区域包括上述的目标区域。这样，可以使目标区域处于空间形貌变化临界状态、物理特征变化临界状态或化学特征
变化临界状态中的至少一种。这样的话，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制
特征的带电粒子束组在作用目标区域时，相比该带电粒子束组作用不处于空间形貌变化临
界状态、物理特征变化临界状态和化学特征变化临界状态的目标区域，更容易使目标区域
产生与待写入数据对应的目标记录特征，从而有效提高了数据写入的效率。

[0166] 临界态激发组件可以参考上文中临界态激发组件107的描述，此处不再赘述。处理器可以通过控制临界态激发组件产生的热、激光、超声、离子束、等离子体或气体的至少一
种，处理待作用区域，这里，气体可以是任意能够提升记录介质的物理或化学活性的气体，
本申请实施例对此不作限定。

[0167] 可以理解的是，这里的离子束中的离子，可以是区别于上文中带电粒子所包括的离子，例如不同能量或不同种类的离子。类似的，这里的等离子体中的等离子体，可以是区
别于上文中带电粒子所包括的等离子体，例如不同能量或不同种类的等离子体。

[0168] 需要指出的是，S106和S107可以同时执行，或者，S107执行的时间覆盖S106的执行的时间，且S107执行的时间不超过预设时间，该预设时间可以基于记录介质的材料组分或
结构确定。在该预设时间内，临界态激发组件处理待作用区域时，不会改变待作用区域的记
录特征。

[0169] 参考图7，图7示例性的示出热、激光、超声、离子束、等离子体中或某种气体中的至少一种处理待作用区域，该待作用区域包括目标区域。其中，71表示作用于记录介质75的目
标区域的带电粒子束组，可以是单带电粒子束，也可以是双带电粒子束，也可以是多带电粒
子束。72可以表示通过激光或气体中的至少一种处理记录介质75。73可以表示通过超声、离
子束或等离子体中的至少一种处理记录介质75。74可以表示通过电阻丝加热记录介质中的
待作用区域。

[0170] 通过上述步骤，可以实现本申请实施例提供的数据写入方法。

[0171] 下面对带电粒子束的调制特征予以说明。带电粒子束的调制特征包括带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

[0172] 1、调制带电粒子束的形状。

[0173] 对于单带电粒子束而言，通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后可以将单带电粒子束的形状调制为各种基本形状以及各种基本形状的变形形状。基本
形状包括基本形状可以是圆、线、棒、椭圆、矩形、三角形、多边形等。对基本形状的长宽比、
对称性、旋转角度、部分轴向/区域变形等改变可得到基本形状的变形形状。

[0174] 参考图8，图8示例性的示出了单带电粒子束经调制器件调制后所得到的几种基本形状和基本形状的变形形状。图8中的(a)所示的基本形状为圆a‑1、基于圆a‑1中互相垂直
的两个直径的长度比进行变形得到的椭圆a‑2、椭圆a‑3、以及椭圆a‑4。图8中的(b)所示的
基本形状为矩形b‑1、基于矩形b‑1的对称性变形得到的等腰梯形b‑2、平行四边形b‑3、以及
正方形b‑4。图8中的(c)所示的基本形状为椭圆c‑1，椭圆c‑1旋转不同角度得到的椭圆c‑2、
椭圆c‑3、以及椭圆c‑4。图8中的(d)所示的基本形状为正方形d‑1，正方形d‑1的部分区域变
形所得到的形状d‑2、d‑3、以及d‑4。图8中的(e)所示的基本形状为矩形e‑1，矩形e‑1部分轴
向变形得到的形状e‑2和e‑3。

[0175] 对于双带电粒子束而言，通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后可以将两个带电粒子束调制为基本形状的组合或叠加，或者是将两个带电粒子束调制
为基本形状的变形形状组合或叠加，并将组合或叠加后的形状作为一个带电粒子束集合的
形状。

[0176] 参考图9，图9示出了双带电粒子束经调制器件调制后所得到的多种形状。图9中的(a)示出了基本形状圆和线的组合a‑1，以及基于圆的变形和线的变形的组合a‑2、a‑3。图9
中的(b)示出了基本形状圆和矩形的组合b‑1，以及圆的变形和矩形旋转不同角度得到的组
合b‑2、b‑3。图9中的(c)示出了基本形状圆和圆的组合，以及两个圆不同程度叠加形状c‑2、
c‑3。

[0177] 对于多带电粒子束而言，通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后可以将多个带电粒子束调制为基本形状的组合或叠加，或者将多个带电粒子束调制为
基本形状的变形形状组合或叠加，或者将多个带电粒子束调制为基本形状的不同位置排
布，并将组合、叠加或排布后的形状作为一个带电粒子束集合的形状。

[0178] 参考图10，图10示出了三个带电粒子束经上述调制器件调制后得到的多种形状。图10中的(a)、(b)、(c)分别示出了三个基本形状圆以不同位置排布后所得到的形状。

[0179] 2、空间能量分布调制。

[0180] 对单带电粒子束而言，单带电粒子束的空间能量分布包括带电粒子束的电流密度或带电粒子能量的空间分布，调制带电粒子束的空间能量分布包括调制带电粒子束的电流
密度的空间分布，或调制带电粒子束的带电粒子能量的空间分布。其中，空间能量分布调制
方式包括调制带电粒子束的强度分布、变形、旋转或对称性变化等。

[0181] 参考图11，图11示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后得到的基本形状为圆的单带电粒子束的不同的空间能量分布。

[0182] 对双带电粒子束而言，双带电粒子束的空间能量分布调制，可以通过分别调制两个带电粒子束的电流密度的空间分布或带电粒子能量的空间分布中的至少一种后，再进行
组合或叠加。

[0183] 参考图12，图12示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后得到的基本形状为圆的两个带电粒子束组合或叠加后的空间能量分布。

[0184] 对多带电粒子束而言，多带电粒子束的空间能量分布调制，可以通过分别调制多个带电粒子束的电流密度的空间分布或带电粒子能量的空间分布中的至少一种后，再进行
组合、叠加或不同位置排布。

[0185] 参考图13，图13示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后得到的基本形状为圆的三个带电粒子束组合、叠加或按照不同位置排布后的空
间能量分布。

[0186] 3、时间能量分布调制。

[0187] 带电粒子束的时间能量分布调制包括连续型调制和脉冲型调制。

[0188] 对于单带电粒子束而言，连续型单带电粒子束的时间能量分布调制包括调制连续型单带电粒子束的作用时长。对于脉冲型单带电粒子束而言，脉冲型单带电粒子束包括单
脉冲模式和多脉冲模式。在单脉冲模式下，单脉冲单带电粒子束的时间能量分布调制包括
脉冲宽度调制、带电粒子能量或电流密度的动态分布调制。在多脉冲模式下，多脉冲单带电
粒子束的时间能量分布调制包括多脉冲宽度组合调制、作用周期数调制、多脉冲的带电粒
子能量/或电流密度的动态分布组合调制、多脉冲作用时序组和调制等。

[0189] 参考图14，图14示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后单带电粒子束的时间能量分布调制结果。

[0190] 对于双带电粒子束而言，双带电粒子束的时间能量分布调制通过两个单带电粒子束的调制方式的一种或几种的组合或叠加实现。

[0191] 参考图15，图15示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后得到的双带电粒子束的时间能量分布叠加调制结果。

[0192] 对于多带电粒子束而言，多带电粒子束的时间能量分布调制通过多个单带电粒子束的调制方式的一种或几种的组合、叠加或不同时序排布实现。

[0193] 参考图16，图16示例性的示出了通过上文中带电粒子束调制子组件1032中的调制器件调制后三个带电粒子束的时间能量分布叠加和时序排布调制结果。

[0194] 4、空间作用角度调制。

[0195] 单带电粒子束、双带电粒子束、多带电粒子束中一束或多束带电粒子束均可以通过带电粒子束调制器件调制为以一定空间角度作用记录介质的带电粒子束。

[0196] 示例性的，参考图17，图17中的(a)示出了单带电粒子束的空间作用角度的调制。图17中的(b‑1)和(b‑2)示出了双带电粒子束的空间作用角度的调制。图17中的(c‑1)、(c‑
2)和(c‑3)示出了三个带电粒子束的空间作用角度的调制。

[0197] 下面对记录介质上的目标区域经带电粒子束作用后，目标区域产生的目标记录特征进行说明。

[0198] 1、目标区域经带电粒子束作用后，可以呈现基本的空间形貌、基本形貌的变形、或者是基本形貌和基本形貌的变形的组合。其中，基本的空间形貌包括凹坑、线槽、孔、凸起
等，基本形貌的变形包括对基本形貌以长宽比、深度、高度、对称性、或者旋转角度进行变
形，或者是基本形貌的部分轴向/区域的变形等。

[0199] 参考图18，图18示例性的示出了目标区域在经带电粒子束作用后产生的几种空间形貌。图18中的(a)示出了基本形貌圆形凹坑和圆形凸起。图18中的(b)示出了深度不同两
种圆形凹坑。图18中的(c)示出了基本形貌圆形凹坑，以及基于基本形貌圆形凹坑变形得到
的椭圆形凹坑。图18中的(d)示出了高度不同的两种圆形凸起。图18中的(e)和(f)示出了两
种基于圆形凹坑变形得到的，圆形凹坑底面具有如图18中的(e)和(f)所示形貌的圆形凹
坑。

[0200] 参考图19，图19示例性的示出了目标区域在带电粒子束作用后产生的具有不同直径的圆形空间形貌特征。目标区域上的各个具有不同直径的圆形空间形貌特征分别对应不
同的写入数据。例如，目标区域上的空间形貌特征1(即具有直径1的圆形的凹坑)可以对应
写入数据“00”，目标区域上的空间形貌特征2(即具有直径2的圆形的凹坑)可以对应写入数
据“01”，目标区域上的空间形貌特征3(即具有直径3的圆形的凹坑)可以对应写入数据
“10”，目标区域上的空间形貌特征4(即具有直径4的圆形的凹坑)可以对应写入数据“11”。

[0201] 2、目标区域经带电粒子束作用后，可以具有与作用前不同的物理特征或化学特征。

[0202] 在一种情况中，记录介质中的目标区域经带电粒子束作用后，目标区域可以产生的不同形式的物理、化学特征改变。或者，带电粒子束作用记录介质的目标区域时，临界态
激发组件同时处理目标区域，这种情况下，目标区域也可以产生的不同形式的物理、化学特
征改变。

[0203] 参考图20，图20示例性的示出了不同形式的物理、化学特征改变可以是一个或多个原有原子/离子的移位、离位、注入、替位，或其他原子/离子的注入、替位等。如图20所示，
图20中的(a)表示目标区域上未经带电粒子束作用的原子排布，图20中的(b)表示目标区域
上经带电粒子束作用后的一种原子排布方式，从图20中的(b)中可以看出，有一个原子/离
子发生离位。图20中的(c)表示目标区域上经带电粒子束作用后的另一种原子排布方式，从
图20中的(c)中可以看出，有一个新的原子/离子(图中阴影示意的原子/离子)注入。

[0204] 在另一种情况中，记录介质中的目标区域经带电粒子束作用后，目标区域的原子有序性发生改变，即原子排布状态可以从一种状态转化为另一种状态。例如，目标区域的原
子排布状态可以在单晶态‑多晶态‑非晶态之间相互转化，其中，单晶态的原子排布有序性
高于多晶态的原子排布有序性，多晶态的原子排布有序性高于非晶态的原子排布有序性。
再例如，目标区域的原子排布结构可以从体心立方结构转化为面心立方结构。

[0205] 参考图21，图21示出了单晶态、多晶态以及非晶态之间的差异。其中，图21中的(a)示出了一种单晶态原子排布，图21中的(b)示出了一种多晶态原子排布，图21中的(c)示出
了一种非晶态原子排布。

[0206] 参考图22，图22示出了另一种目标区域经带电粒子束作用前后，原子排布结构从体心立方结构转化为面心立方结构。其中，图22中的(a)所示出的原子排布结构为体心立方
结构，该排布结构可以是带电粒子束作用目标区域之前，目标区域的原子排布结构。图22中
的(b)所示出的原子排布结构为面心立方结构，该原子排布结构可以是带电粒子束作用目
标区域之后，目标区域的原子排布结构，本申请实施例对此不作限定。

[0207] 在另一种情况中，记录介质中的目标区域经带电粒子束作用后，目标区域的分子结构可以发生异构，例如，链异构、位置异构、官能团异构、对映异构、顺反异构、构象异构变
化、聚合/降解等。图23中示出了一种链异构：带电粒子束作用目标区域前，目标区域的分子
结构可以为环状分子结构，如图23中的(a)所示。带电粒子束作用目标区域后，目标区域的
分子结构可以转化为链状分子结构，如图23中的(b)所示。本申请实施例对此不作限定。

[0208] 或者，目标区域在带电粒子束作用后，记录介质的目标区域的分子式配比发生变化，例如化合物中一个或多个元素的配比变化。示例性的，如Co3O4转化为Co2O3，或者，如石
墨烯氧化物转化为还原态石墨烯氧化物。

[0209] 在另一种情况中，记录介质中的目标区域经带电粒子束作用后，不同组分之间可以发生扩散、分离、或化学反应等，例如，如氧化铝/硅双层薄膜材料经带电粒子束作用后，
在界面处形成二氧化硅。

[0210] 以上描述的是本申请实施例提供的数据写入方法，下面对本申请实施例提供的数据读取方法进行说明。

[0211] 参考图24，图24示出了本申请实施例提供的数据读取方法的流程示意图。该方法可以应用于图1所示的存储系统10，该方法包括以下步骤：

[0212] S201、处理器获取读请求，该读请求用于请求读取待读取数据。

[0213] 其中，读请求包括请求读数据的分类信息。该分类信息可以按用户分类的分类信息，也可以按数据类型分类的分类信息，还可以按照时间分类的分类信息，本申请实施例对
此不作限定。

[0214] 处理器可以通过通信接口获取读请求，或者，处理器通过其他任意方式获取读请求，本申请实施例对此不作限定。

[0215] S202、基于读请求，处理器确定记录介质中的目标区域。

[0216] 这里，记录介质中的目标区域是用于存储待读取数据的区域，目标区域可以是一个存储单元，也可以是多个存储单元的集合。

[0217] 可选的，处理器在写数据时，记录了数据所属分类的信息，因此，处理器可以基于读请求携带的待读取数据的分类信息，可以在记录介质中确定目标区域的位置。

[0218] S203、处理器确定目标区域的目标记录特征。

[0219] 这里，目标区域的目标记录特征包括目标区域的空间形貌、物理特征或化学特征中的至少一种。

[0220] 具体的，处理器确定目标区域的目标记录特征，可以通过以下任一种方式实现：

[0221] 方式一：

[0222] S11、处理器控制带电粒子束激发调制组件产生带电粒子束组，该带电粒子束组中带电粒子束的参数小于预设阈值，使得带电粒子束组作用于目标区域时不改变或不破坏该
目标区域的已写入的空间形貌、物理特征或化学特征。

[0223] 该带电粒子组是区别于上述S105中所述的带电粒子束组。这里，带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束。

[0224] 通过控制带电粒子束组中带电粒子束的参数小于预设阈值，可以使带电粒子束作用目标区域前后，目标区域的空间形貌、物理特征或化学特征可以保持不变。

[0225] S12、处理器控制带电粒子束组作用于记录介质上的作用区域，该作用区域包括目标区域。

[0226] 处理器根据预置的扫描轨迹，通过控制扫描控制组件，控制带电粒子束组作用于记录介质上的作用区域。其中，一个带电粒子束作用于记录介质上的一个存储单元。

[0227] S13、带电粒子收集成像组件获取带电粒子束组作用目标区域后的带电粒子图像。

[0228] 具体的，带电粒子收集成像组件先收集带电粒子束组作用于目标区域后的反射带电粒子、散射带电粒子、透射带电粒子、衍射带电粒子或折射带电粒子中的一种或多种。然
后，带电粒子收集成像组件根据收集到的带电粒子，生成反射带电粒子图像、散射带电粒子
图像、透射带电粒子图像、衍射带电粒子图像或折射带电粒子图像中的至少一种，并向处理
器发送生成的反射带电粒子图像、散射带电粒子图像、透射带电粒子图像、衍射带电粒子图
像或折射带电粒子图像中的至少一种。

[0229] S14、处理器根据接收到的带电粒子图像，确定目标区域的空间形貌特征、物理特征、或化学特征。

[0230] 处理器提取接收到的带电粒子图像的图像特征信息，并基于该图像特征信息确定目标区域中每个存储单元的空间形貌特征、物理特征或化学特征。

[0231] 方式二：

[0232] S21、处理器控制带电粒子束激发调制组件产生带电粒子束组，该带电粒子束组中带电粒子束的参数小于预设阈值，使得带电粒子束组作用于目标区域时不改变或不破坏该
目标区域的已写入的空间形貌、物理特征或化学特征。

[0233] 该带电粒子组是区别于上述S105中所述的带电粒子束组。这里，带电粒子束组包括多个带电粒子束，该多个带电粒子束为相干带电粒子束。

[0234] S22、处理器控制带电粒子束组作用于记录介质上的作用区域，该作用区域包括目标区域。

[0235] 处理器根据预置的扫描轨迹，通过控制扫描控制组件，控制带电粒子束组作用目标区域。其中，一个带电粒子束可以作用于一个或多个存储单元。

[0236] S23、带电粒子收集成像组件获取带电粒子束组作用于目标区域后的衍射带电粒子图像。

[0237] 具体的，带电粒子收集成像组件先收集带电粒子束组作用于目标区域后的衍射带电粒子，并基于该衍射带电粒子生成衍射带电粒子图像。然后，带电粒子收集成像组件向处
理器发送该衍射带电粒子图像。

[0238] S24、处理器根据得到的衍射带电粒子图像，确定目标区域的空间形貌特征、物理特征或化学特征。

[0239] 处理器根据衍射带电粒子图像，并基于衍射带电粒子图像特征和带电粒子束组特征信息，确定目标区域的空间形貌特征、物理特征或化学特征。

[0240] 具体的，通过相干带电粒子束(S21中的带电粒子束组)作用记录介质中的目标区域，确定目标区域的特征的原理可以为：入射的相干带电粒子束作用带有空间形貌、物理特
征或化学特征的记录介质中的目标区域，可等效为入射带电粒子束与带有空间形貌、物理
特征或化学特征的目标区域发生某种作用(或称为运算)，从而使出射的带电粒子束的振幅
和相位发生相应变化。这种变化，与目标区域的空间形貌、物理特征或化学特征对应。通过
收集作用目标区域后出射的衍射带电粒子，得到衍射图像，接着，从该衍射图像中提取振幅
强度信息。然后基于该振幅信息，对出射的带电粒子束信息和目标区域的特征信息不断迭
代，并在迭代收敛时，得到目标区域的空间形貌、物理特征或化学特征。

[0241] S204、处理器根据已确定的记录介质上目标区域的目记录特征以及预设关系，读取待读取数据。

[0242] 这里的预设关系定义了需要读取数据和记录介质的记录特征之间的对应关系。需要读取数据和记录介质的记录特征之间的对应关系的描述，可以参考上文中S103中需要写
入的数据与记录介质的记录特征之间的对应关系的描述，这里不予赘述。

[0243] 具体的，处理器根据已确定的记录介质上目标区域的目标记录特征，以及上述对应关系，读取待读取数据。

[0244] 综上，本申请实施例提供了一种数据写入的方法。该方法通过采用带电粒子束组作用于记录介质，使得经作用后的目标区域产生与待写入数据对应的目标记录特征，从而
实现数据写入。这里，经作用后的目标区域产生的与待写入数据对应的目标记录特征可以
包括记录介质的空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种。由于带电粒子束的束
斑的尺寸可以控制在10nm以下，因此，本申请实施例提供的数据写入方法可以提高数据的
存储容量。

[0245] 另外，本申请实施例提供的数据写入方法和数据读取方法，均只需通过调制电场和磁场来控制带电粒子束即可，而无需引入类似光存储系统中复杂的光路控制和精密加工
的透镜，因此，相对简单的系统构成减少了读写过程的错误，提高了系统的可靠性，还可以
节约成本。

[0246] 此外，本申请实施例可以采用本身性质稳定的材料作为记录介质材料，例如玻璃、陶瓷、物理化学性质稳定的半导体材料、物理化学性质稳定的复合材料等，从而使得存储数
据的非易失性提升至50甚至100年以上。

[0247] 上述主要从方法的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意
识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或
硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方
式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的
应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0248] 本申请实施例可以根据上述方法示例对数据写入装置和数据读取装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能
集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功
能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种
逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

[0249] 如图25所示，图25示出了本申请实施例提供的数据写入装置250的结构示意图。该数据写入装置250应用于存储系统，该存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介
质。该数据写入装置250用于执行上述的数据写入方法。例如用于执行图6所示的方法。其
中，数据写入装置250可以包括获取单元251和控制单元252。

[0250] 获取单元251，用于获取待写入数据；控制单元252，用于根据待写入数据控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组，带电粒子束组包括一个或多
个带电粒子束；以及用于，控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质，以使记录介
质中的目标区域产生与待写入数据对应的目标记录特征；其中，目标区域是经带电粒子束
组中的带电粒子束与记录介质发生作用的区域。

[0251] 作为示例，结合图6，获取单元251可以用于执行S101，控制单元252可以用于执行S103和S106。

[0252] 可选的，控制单元252，具体用于根据待写入数据以及预定的映射关系，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；其中，映射关系定义了需要
写入的数据与带电粒子束组的调制特征之间的对应关系，具有调制特征的带电粒子束组用
于在记录介质上产生与需要写入的数据对应的记录特征，该记录特征包括空间形貌特征、
物理特征或化学特征中的至少一种。

[0253] 作为示例，结合图6，控制单元252可以用于执行S103。

[0254] 可选的，控制单元252，还具体用于控制带电粒子束组中的带电粒子束作用于记录介质上的辅助材料层，以使记录介质上的辅助材料层产生与待写入数据对应的辅助特征，
辅助材料层产生的与待写入数据对应的辅助特征用于使记录介质上的目标区域产生与待
写入数据对应的目标记录特征；其中，辅助材料层包括一层或多层。

[0255] 作为示例，结合图6，控制单元252可以用于执行S106。

[0256] 可选的，上述存储系统还包括扫描控制组件，该扫描控制组件用于控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质。控制单元252，还用于通过控制扫描控制组件，
控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于目标区域。

[0257] 作为示例，结合图6，控制单元252可以用于执行S106。

[0258] 可选的，上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要写入的数据一一对应。或者，上述记录特征包括
空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌
特征与需要写入的数据一一对应。或者，上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少
一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上
在圆形空间形貌特征中的物理特征，化学特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的化
学特征；具有物理特征或化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需
要写入的数据一一对应。或者，上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及
空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在椭圆
形空间形貌特征中的物理特征，化学特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的化学
特征；具有物理特征或化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需
要写入的数据一一对应。

[0259] 可选的，上述存储系统还包括临界态激发组件。控制单元252，还用于控制临界态激发组件处理记录介质的待作用区域，以使待作用区域处于空间形貌变化临界状态、物理
特征变化临界状态或化学特征变化临界状态中的至少一种，其中，待作用区域包括目标区
域。控制单元252，具体用于控制带电粒子束组作用于经临界态激发组件处理的目标区域。

[0260] 作为示例，结合图6，控制单元252可以用于执行S106和S107。

[0261] 可选的，控制单元252，具体用于通过临界态激发组件产生的热、激光、超声、离子束、等离子体或气体中的至少一种，处理记录介质的待作用区域，其中，气体是使记录介质
提升物理或化学活性的气体。

[0262] 作为示例，结合图6，控制单元252可以用于执行S107。

[0263] 可选的，上述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

[0264] 可选的，上述目标调制特征包括带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

[0265] 关于上述可选方式的具体描述可以参见前述的方法实施例，此处不再赘述。此外，上述提供的任一种数据写入装置250的解释以及有益效果的描述均可参考上述对应的方法
实施例，不再赘述。

[0266] 作为示例，结合图1，数据写入装置250中的控制单元252实现的功能可以通过图1中的处理器101执行图1中的存储器105中的程序代码实现。获取单元251实现的功能可以通
过图1中通信接口108实现。

[0267] 如图26所示，图26示出了本申请实施例提供的数据读取装置260的结构示意图。该数据读取装置260应用于存储系统，该存储系统还包括带电粒子束激发调制组件和记录介
质，该记录介质用于存储待读取数据。该数据读取装置260用于执行上述的数据读取方法。
例如用于执行图24所示的方法。其中，数据读取装置260可以包括获取单元261、控制单元
262以及读取单元263。

[0268] 获取单元261，用于获取读请求，读请求用于请求读取待读取数据。控制单元262，用于基于读请求，控制带电粒子束激发调制组件产生具有目标调制特征的带电粒子束组；
带电粒子束组包括一个或多个带电粒子束；控制单元262，还用于控制带电粒子束组中的带
电粒子束作用于记录介质的作用区域，以确定目标区域的目标记录特征；其中，该作用区域
包括目标区域，该目标记录特征包括空间形貌特征、物理特征或化学特征中的至少一种，待
读取数据与目标记录特征对应；读取单元263，用于根据确定的目标记录特征，读取待读取
数据。

[0269] 作为示例，结合图24，获取单元261可以用于执行S201，读取单元263可以用于执行S204。

[0270] 可选的，上述存储系统还包括带电粒子束收集成像组件。控制单元262，还用于控制带电粒子束收集成像组件获取带电粒子束组中的带电粒子束作用于目标区域后的带电
粒子图像。上述数据读取装置260还包括确定单元264。确定单元264，用于基于获取的带电
粒子图像，确定目标区域的目标记录特征。

[0271] 作为示例，结合图24，确定单元264可以用于执行S203。

[0272] 可选的，上述带电粒子束组作用于目标区域时，不改变或不破坏目标区域的目标记录特征。

[0273] 可选的，上述存储系统还包括扫描控制组件，该扫描控制组件用于控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质。控制单元262，具体用于通过控制扫描控制组
件，控制带电粒子束组按照预设的扫描轨迹作用于记录介质的作用区域。

[0274] 可选的，上述记录特征包括空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，具有不同直径的圆形空间形貌特征与需要读取的数据一一对应。或者，上述记录特征包括
空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，具有不同尺寸的椭圆形空间形貌
特征与需要读取的数据一一对应。或者，上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少
一种，以及空间形貌特征，空间形貌特征包括圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上
在圆形空间形貌特征中的物理特征，化学特征包括记录介质上在圆形空间形貌特征中的化
学特征；具有物理特征或化学特征中的至少一种、以及不同直径的圆形空间形貌特征，与需
要读取的数据一一对应。或者，上述记录特征包括物理特征或化学特征中的至少一种，以及
空间形貌特征，空间形貌特征包括椭圆形空间形貌特征，物理特征包括记录介质上在椭圆
形空间形貌特征中的物理特征，化学特征包括记录介质上在椭圆形空间形貌特征中的化学
特征；具有物理特征或化学特征中的至少一种、以及不同尺寸的椭圆形空间形貌特征，与需
要读取的数据一一对应。

[0275] 可选的，上述带电粒子包括电子、离子、等离子体中的至少一种。

[0276] 可选的，上述目标调制特征包括带电粒子束组中的带电粒子束的形状、空间能量分布、时间能量分布或空间作用角度中的至少一种。

[0277] 关于上述可选方式的具体描述可以参见前述的方法实施例，此处不再赘述。此外，上述提供的任一种数据读取装置260的解释以及有益效果的描述均可参考上述对应的方法
实施例，不再赘述。

[0278] 作为示例，结合图1，数据读取装置260中的控制单元262、读取单元263以及确定单元264实现的功能可以通过图1中的处理器101执行图1中的存储器105中的程序代码实现。
获取单元261实现的功能可以通过图1中通信接口108实现。

[0279] 本申请另一实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在数据写入装置和数据读取装置上运行时，该数据写入装置和数据读取
装置执行上述方法实施例所示的方法流程中该数据写入装置和数据读取装置执行的各个
步骤。

[0280] 在一些实施例中，所公开的方法可以实施为以机器可读格式被编码在计算机可读存储介质上的或者被编码在其它非瞬时性介质或者制品上的计算机程序指令。

[0281] 图27示意性地示出本申请实施例提供的计算机程序产品的概念性局部视图，所述计算机程序产品包括用于在计算设备上执行计算机进程的计算机程序。

[0282] 在一个实施例中，计算机程序产品是使用信号承载介质270来提供的。所述信号承载介质270可以包括一个或多个程序指令，其当被一个或多个处理器运行时可以提供以上
针对图6或图24描述的功能或者部分功能。因此，例如，参考图6中S101～S107的一个或多个
特征可以由与信号承载介质270相关联的一个或多个指令来承担。此外，图27中的程序指令
也描述示例指令。

[0283] 在一些示例中，信号承载介质270可以包含计算机可读介质271，诸如但不限于，硬盘驱动器、紧密盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、存储器、只读存储记忆体(read‑
onlymemory，ROM)或随机存储记忆体(random access memory，RAM)等等。

[0284] 在一些实施方式中，信号承载介质270可以包含计算机可记录介质272，诸如但不限于，存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD、等等。

[0285] 在一些实施方式中，信号承载介质270可以包含通信介质273，诸如但不限于，数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路、等等)。

[0286] 信号承载介质270可以由无线形式的通信介质273(例如，遵守IEEE 802.11标准或者其它传输协议的无线通信介质)来传达。一个或多个程序指令可以是，例如，计算机可执
行指令或者逻辑实施指令。

[0287] 在一些示例中，诸如针对图6或图24中描述的数据写入装置和数据读取装置可以被配置为，响应于通过计算机可读介质271、计算机可记录介质272、和/或通信介质273中的
一个或多个程序指令，提供各种操作、功能、或者动作。

[0288] 应该理解，这里描述的布置仅仅是用于示例的目的。因而，本领域技术人员将理解，其它布置和其它元素(例如，机器、接口、功能、顺序、和功能组等等)能够被取而代之地
使用，并且一些元素可以根据所期望的结果而一并省略。另外，所描述的元素中的许多是可
以被实现为离散的或者分布式的组件的、或者以任何适当的组合和位置来结合其它组件实
施的功能实体。

[0289] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机
程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机执行指令时，全部或
部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算
机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个
计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网
站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital 
subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、
服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质
或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可
以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬
盘(solid state disk，SSD))等。

[0290] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。