微軟研發(fā)出新型玻璃基數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。圖片來源：微軟研究院

微軟研究團(tuán)隊(duì)利用高能激光在一塊3D硅酸硼玻璃上雕刻編碼數(shù)據(jù)，從而開發(fā)出一種玻璃基數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。一塊12厘米寬、2毫米厚的方形玻璃，可存儲4.8TB數(shù)據(jù)，相當(dāng)于約200萬本印刷書籍的數(shù)據(jù)量。測試表明，在290℃的溫度下，這些數(shù)據(jù)能保存1萬年，而在室溫下，保存時(shí)間可能是前者的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。相關(guān)研究2月18日發(fā)表于《自然》。

在數(shù)字時(shí)代，數(shù)據(jù)存儲需求呈爆炸式增長。目前的磁盤、硬盤通過電磁鐵對金屬薄膜上微小區(qū)域進(jìn)行的磁化來編碼數(shù)據(jù)，而微小磁體很容易失去磁性，大約10年就會老化，因此不適合長期存儲數(shù)據(jù)。

“玻璃的優(yōu)點(diǎn)在于一旦寫入就不會改變，設(shè)備的存儲也無需控制溫度或進(jìn)行其他維護(hù)。”英國微軟劍橋研究院“硅計(jì)劃”計(jì)算機(jī)科學(xué)家Richard Black表示，寫入和讀取數(shù)據(jù)的過程雖然比硬盤復(fù)雜得多，但信息的安全性高很多。

英國南安普敦大學(xué)的Peter Kazansky此前曾與微軟在玻璃存儲方面有過合作。Kazansky和同事厘清了激光直寫技術(shù)背后的物理學(xué)原理，并且仍保持著基于熔融石英的最耐用玻璃基數(shù)字存儲介質(zhì)吉尼斯世界紀(jì)錄。微軟于2017年開始在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。盡管Kazansky的方法最大限度地提高了數(shù)據(jù)耐久性和密度，但在最新研究中，微軟團(tuán)隊(duì)更注重實(shí)用性。

Black表示，他們探索了一種方法，能比“硅計(jì)劃”之前研發(fā)的版本更快寫入數(shù)據(jù)、更可靠解碼，而且使用的材料是便宜的硅酸硼玻璃，而非更難制造的熔融石英。

為了對信息進(jìn)行編碼，研究團(tuán)隊(duì)使用高能激光器，每次脈沖僅持續(xù)幾飛秒，以特定的能量在玻璃精確位置進(jìn)行照射。Black說，每次照射都會使玻璃發(fā)生變形，并改變光在玻璃內(nèi)部的傳播方式。研究人員利用這些微小的變形來寫入數(shù)據(jù)，然后用能夠檢測光通過每個(gè)點(diǎn)時(shí)行為變化的顯微鏡來讀取數(shù)據(jù)。

Black表示，他們能夠利用一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法解讀300層堆疊在一起的數(shù)據(jù)。這種算法有助于消除相鄰層變形帶來的噪聲。

研究人員在老化實(shí)驗(yàn)中確定了不同溫度下數(shù)據(jù)點(diǎn)隨時(shí)間推移的可讀性，從而計(jì)算出這種存儲方法的耐久性。但該實(shí)驗(yàn)并未將其他可能破壞基質(zhì)的因素考慮在內(nèi)，如化學(xué)腐蝕、物理破裂等。

專家指出，玻璃系統(tǒng)不可重寫、玻璃存儲介質(zhì)讀寫數(shù)據(jù)成本較高等意味著它不太可能用于保存日常信息。但這種介質(zhì)非常適合需要保存數(shù)十年甚至數(shù)百年的數(shù)據(jù)，如科學(xué)數(shù)據(jù)、文化遺產(chǎn)記錄、自然災(zāi)害資料等。目前，微軟正在與合作者打造一塊用于存儲有關(guān)地球生命關(guān)鍵信息的玻璃盤。

Black表示，由于此類數(shù)據(jù)存儲后保存、維護(hù)成本很低，因此很適合保存研究產(chǎn)出記錄，因?yàn)樵谫Y助結(jié)束后通常就沒有預(yù)算維護(hù)數(shù)據(jù)了。

美國麻省理工學(xué)院生物工程師Mark Bathe表示，這種玻璃基存儲技術(shù)“原則上可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份的永久性存檔”。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-10042-w