微软革新存储技术：巴掌大小存储200万本书，数据保存超1万年

7月20日消息，据Nature期刊发表的研究，微软研究院展示了名为Silica的玻璃存储系统，能够在普通玻璃中写入和读取数字信息。测试表明，一块掌心大小的玻璃可以存储相当于约<strong>200万本书</strong>的内容，数据可保存超过<strong>1万年</strong>。

当前常用的磁带和硬盘等存储介质会随时间老化，难以胜任长期数字归档需求，随着政府、科研机构、企业和文化组织对可靠长期存储的需求日益增长，微软希望用玻璃作为介质解决这一难题。

Silica系统使用飞秒激光（10⁻¹⁵秒级超短脉冲）在透明玻璃内部制造微小永久性结构变化，激光聚焦在玻璃内部的特定位置时，会产生强电场改变该点的分子结构，而不会损伤周围材料。

每个被改性的微小点称为体素（voxel），即三维像素，与仅在表面存储数据不同，体素允许数据在玻璃内部以数百层的形式立体写入。

其实这项研究并非首创，1990年代哈佛大学Eric Mazur团队就曾展示飞秒激光在普通玻璃内写入数据结构。2014年南安普顿大学Peter Kazansky团队在石英玻璃中实现了“看似无限寿命”的长期存储。

微软Silica的突破在于首次构建了一套完整的归档存储系统，涵盖数据编码、写入、读取、解码和纠错全流程，同时对写入速度、存储密度、能效、可靠性和长期耐久性进行了系统测试。

还有一大进展是采用普通硼硅玻璃替代早期研究使用的石英玻璃，硼硅玻璃成本低廉、来源广泛，常见于实验室器皿、厨房炊具等，能够承受高温和剧烈温差。研究团队表示，使用这种材料消除了商业化的两大障碍，既降低了成本，又让存储介质更容易获取。

系统在120毫米×120毫米×2毫米的玻璃片内部写入301层数据，每片可存储最高4.8TB，读取系统从早期需要三到四台相机简化为仅用一台，降低了成本和体积。写入系统也经过重新设计，零件更少，更易于制造、校准和操作。

研究描述了两种数据写入方式，第一种通过激光驱动的“微爆炸”在玻璃内部制造细长空隙结构，存储密度达每立方毫米1.59Gb。第二种通过改变玻璃局部折射率而非制造空隙来写入数据，虽然同体积存储量较低，但写入速度更快、能耗更低。

第二种方法的写入速度约为每秒65.9Mb，研究人员表示可以通过多束激光同时写入进一步提升速度。当前系统每束激光的整体写入速度为每秒25.6Mb，主要受限于激光脉冲发射频率。

为评估数据寿命，团队进行了加速老化实验，将材料暴露在更高温度等苛刻条件下，以此推算正常环境下的长期表现。研究人员还为硼硅玻璃开发了新的老化测试方法，结果显示两种写入方式存储的数据均可保持稳定超过1万年。

这一预期寿命远超现有磁带和硬盘等存储技术，研究团队表示，结合耐用且广泛可得的材料与完整的写入、存储和读取系统，玻璃有望成为长期数字归档的实用介质。