把7TB数据保存一万年，微软的玻璃硬盘是怎么做到的？

一说到存储，大家可能第一时间都会想到硬盘，又或者 U 盘。至于 CD 和磁带，一部分 2000 年以后出生的新新人类或许都没有具体的概念了。

但存储其实一个非常大的概念。从人类早期的结绳记事到文字的诞生，从纸张的使用再到磁带、CD 乃至硬盘的发明，甚至可以说人类文明的发展史，就是建立在存储技术的演化上。

然而，书籍容易腐烂，照片终将褪色，硬盘的寿命不过数年，每隔几年就要将大量的数据迁移到新硬盘，就算是因为每 TB 成本低廉仍被广泛用于冷存储的磁带，保存十年后也要维护迁移。

那么有没有更好的数据存储技术和介质呢？

在微软官方最新发布的一段视频中，微软宣布了 Project Silica 计划的新进展，他们通过用激光在石英玻璃内部的「雕刻」，实现了在一块杯垫大小的玻璃中存储 7TB 的数据，可以完整保存长达 1 万年。

更重要的是，我们不需要去精心地维护和更换，这也为大规模采用这种「玻璃硬盘」保存珍贵的数据，提供了现实的基础。

就像是《三体》中，为了实现把地球文明「保存」1 亿年的目标，作为地球文明博物馆委员会主席的罗辑，最终拍板决定把地球文明「刻在石头上」。

其实早在四年前，微软就第一次将玻璃存储的概念变为现实。

2019 年，微软 CEO 萨提亚·纳德拉宣布，微软与华纳兄弟公司首次将电影《超人》存储在了一块 75×75×2 毫米的石英玻璃中。

保存《超人》的那块玻璃，图/微软

微软和华纳兄弟可以说是一拍即合。微软希望面向数据持续膨胀的未来，找到下一代的存储技术，并将之应用在旗下的全球第二大云计算业务 Azure 中；华纳兄弟则是一直在寻找一种能够持续保存数百年的存储技术，而且能够抵御洪水、高温以及各种自然灾害。

在一份新闻稿中，华纳兄弟首席技术官 Vicky Colf 表示：「我们拥有大型的娱乐媒体数据库，这一挑战在规模上是独一无二的，但就问题本身而言，大规模数据存储的需求非常普遍。一旦玻璃存储技术被证明是经济、高效且可推广的，这将让我们和各行各业中，任何想保存和归档内容的人都受益。」

在此之前，华纳兄弟的做法是把每个文件的三个备份存档存储在世界上的不同地方（异地备份），都会考虑到如地震和飓风/台风等自然灾害的发生。

但由于数据格式的更迭和存储介质的损耗，华纳兄弟还是要每隔几年就迁移数据和更换新的存储介质，现代硬盘就基本需要三年一迁移（微软是五年一迁移），频繁迁移带来的成本不说，一旦流程出错也可能导致数据永久损坏或者丢失。

保存在恒温、控制湿度的专用冷藏库的胶片可以保存更长时间再迁移，但相应的维护成本也会更高，就算是华纳兄弟这种电影巨头也建不了多少。

问题是，玻璃存储技术真的成为大规模数据存储的未来吗？

微软的玻璃存储技术，简单来说其实就是一种通过激光将数据存储在石英玻璃中的技术。更具体地说，飞秒级（1000 万亿分之一秒）激光会在石英玻璃内部创建不同深度和角度的三维纳米光栅和变形，整个过程其实就是数据被编码到玻璃。

图/微软

原理其实与蓝光光盘并无二致，区别是光刻在内部，同时因为光刻尺寸达到了纳米级，由此可以实现大量数据的存储。

到今天，微软已经将一块石英玻璃能够存储的数据大小从 75.6GB 提高到了 7TB，同时也更加保真，内部的物理结构可以让数据完整保存 1 万年之久。

而且不同于普通玻璃和其他存储介质，石英玻璃本身的硬度可以达到莫氏 7 级，具有耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好等等优点。

作为存储介质，这也让数据存储变得更加安全，微软研究团队也对存储数据的玻璃进行了各种暴力测试，包括微波加热、煮沸、钢丝球刮刷，以及在 260 度的烤箱中烘烤，当他们读取数据时，数据仍然可以正常读取。

耐用性测试，图/微软

换言之，「玻璃硬盘」不需要控制温度和湿度，也不需要在维护设备和系统上投入太多的成本，甚至不用定期地通电迁移，就能实现长久的大数据存储。另外，物理编码的方式也决定了数据一旦储存，内容完全不可修改，适合安全、永久地封装各种珍贵资料，留给后世。

另一方面，虽然目前玻璃存储技术更多是定位于冷存储系统，不需要频繁的存取，但也有更快的读取速度。

读取机器人，图/微软

当需要读取数据时，计算机控制的机器人会自动定位和检索对应的玻璃，快速采集偏振光透过玻璃时产生的图像和模式，再由 Azure AI 解码成计算机可读的标准格式。微软没有透露具体的读取速度，但解放军报的一篇报道至少指出，「玻璃硬盘」要比磁盘和光盘都要快。

不过微软也明确表示，要让玻璃存储成为「全球 Azure 数据中心的支柱」，仍然还有一段很长的路要走。

计算机科学家、互联网先驱 Vint Cerf（温特·瑟夫）在接受 BBC 采访时曾表达过对未来的担忧，他认为由于软件和硬件的淘汰，人类保存在互联网上的一切信息可能丢失，人类可能进入一个「数字黑暗时代」。

「互联网之父」Vint Cerf，图/ IEEE

这不是一种杞人忧天。

今天的人类可以读到两千多年前的《道德经》和《理想国》，能够计算古代一座城市创造的 GDP，欣赏无数先人创造的艺术瑰宝。但这些思想、信息和艺术的传承从来不是必然的，先秦诸子以及大量曾经或名声赫赫或默默无闻的书籍、书画和思想都丢失在了历史长河之中。

如果不是有一个个人动手去抄写/印刷（这也是一种数据迁移）和保存，无数我们珍惜的知识早就毁于火灾、水害、地震、战争、殉葬和虫蛀。

2019 年，《纽约时报》在一篇报道中揭露了好莱坞的一场仓库大火摧毁了 Nirvana、R.E.M.、JOHN Coltrane、Joni Mitchell 和 Aretha Franklin 等艺术家的数十盘母带。

去年，就在全球最大种子库的附近，风险投资集团 Elire Group 和微软合作建立全球音乐库，为未来保留我们的文化，以防万一世界末日到来或人类失去记忆，他们希望这些数据至少数千年，乃至万年。