微軟研究團隊利用高能鐳射在一塊3D矽酸硼玻璃上雕刻編碼數據，從而開發出一種玻璃基數據存儲技術。一塊12釐米寬、2毫米厚的方形玻璃，可存儲4.8TB數據，相當於約200萬本印刷書籍的數據量。測試表明，在290℃的溫度下，這些數據能保存1萬年，而在室溫下，保存時間可能是前者的數十倍甚至數百倍。相關研究2月18日發表於《自然》。

在數字時代，數據存儲需求呈爆炸式增長。目前的磁片、硬碟通過電磁鐵對金屬薄膜上微小區域進行的磁化來編碼數據，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據。

“玻璃的優點在於一旦寫入就不會改變，設備的存儲也無需控制溫度或進行其他維護。”英國微軟劍橋研究院“矽計畫”電腦科學家Richard Black表示，寫入和讀取數據的過程雖然比硬碟複雜得多，但資訊的安全性高很多。

英國南安普敦大學的Peter Kazansky此前曾與微軟在玻璃存儲方面有過合作。Kazansky和同事厘清了鐳射直寫技術背後的物理學原理，並且仍保持著基於熔融石英的最耐用玻璃基數字存儲介質吉尼斯世界紀錄。微軟於2017年開始在此基礎上進行研究。儘管Kazansky的方法最大限度地提高了數據耐久性和密度，但在最新研究中，微軟團隊更注重實用性。

Black表示，他們探索了一種方法，能比“矽計畫”之前研發的版本更快寫入數據、更可靠解碼，而且使用的材料是便宜的矽酸硼玻璃，而非更難製造的熔融石英。

為了對資訊進行編碼，研究團隊使用高能雷射器，每次脈衝僅持續幾飛秒，以特定的能量在玻璃精確位置進行照射。Black說，每次照射都會使玻璃發生變形，並改變光在玻璃內部的傳播方式。研究人員利用這些微小的變形來寫入數據，然後用能夠檢測光通過每個點時行為變化的顯微鏡來讀取數據。

Black表示，他們能夠利用一種機器學習演算法解讀300層堆疊在一起的數據。這種演算法有助於消除相鄰層變形帶來的雜訊。

研究人員在老化實驗中確定了不同溫度下數據點隨時間推移的可讀性，從而計算出這種存儲方法的耐久性。但該實驗並未將其他可能破壞基質的因素考慮在內，如化學腐蝕、物理破裂等。

專家指出，玻璃系統不可重寫、玻璃存儲介質讀寫數據成本較高等意味著它不太可能用於保存日常資訊。但這種介質非常適合需要保存數十年甚至數百年的數據，如科學數據、文化遺產記錄、自然災害資料等。目前，微軟正在與合作者打造一塊用於存儲有關地球生命關鍵資訊的玻璃盤。

Black表示，由於此類數據存儲後保存、維護成本很低，因此很適合保存研究產出記錄，因為在資助結束後通常就沒有預算維護數據了。

美國麻省理工學院生物工程師Mark Bathe表示，這種玻璃基存儲技術“原則上可以實現關鍵數據備份的永久性存檔”。

來源：中國科技日報