微軟研發玻璃硬盤：無懼高溫和浸泡實現世紀級的存儲

計算機技術的發展也讓存儲領域由磁盤進入固態硬盤時代，固態硬盤使用電柵存儲比磁性介質存儲讀寫速度更快。

然而不論是磁性硬盤還是固態硬盤都無法長年保存數據，磁性介質有消磁風險和固態硬盤電子衰減也存在著風險。

因此對於專業領域如何有效的可長年存儲數據是個頭疼的問題，比如華納兄弟在存儲方麵就有著非常複雜的方案。

微軟展示存儲1978年版《超人》的玻璃硬盤 約75.6GB

華納兄弟是如何存儲數據的：

知名影視公司華納兄弟長期以來都在尋找更加可靠的冷存儲方式，所謂冷存儲即數據寫入後基本不需要再被讀取。

華納兄弟有大量的影視拍攝素材需要進行存儲防止丟失，為此該公司建立專門存儲庫使用工業級的恒溫恒濕環境。

在這個工業級的存儲庫裏華納兄弟將所有膠卷進行冷存儲，但還需要定期對膠卷進行檢查看看有沒有化學分解等。

原膠卷能夠以原畫級別的尺寸完整顯示所有數據，這也是華納兄弟選擇建立工業級的存儲庫存儲這些膠卷的原因。

此外華納兄弟還會將膠卷轉為數字內容存儲在機械硬盤和固態硬盤上，數據還會放在全球三個區域進行多種備份。

該公司希望以這種方式來應對極端天氣例如地震和洪水，或者技術本身問題例如消磁和電子衰減帶來的備份問題。

微軟研究院的研究人員正在光刻設備前放置玻璃硬盤

微軟研發玻璃硬盤進行數據冷存儲：

微軟研究院推出Project Silica項目旨在將數據存儲在石英玻璃上，也就是利用石英玻璃來打造玻璃硬盤存儲數據。

其原材料主要是石英玻璃然後將其製作為75毫米x75毫米x2毫米的薄片，外觀和尺寸與我們水杯的杯墊有些類似。

磁盤主要是使用磁性介質和磁頭進行磁化來存儲數據，固態硬盤使用的電柵電子流動存儲數據，那麼玻璃硬盤呢？

微軟玻璃硬盤主要通過激光在玻璃載體進行三維雕刻 (激光穿過玻璃進行蝕刻)，創建不同深度和角度的納米光柵。

其編解碼原理是利用飛秒級的激光會熔融玻璃與光偏振相關的納米光柵 , 然後再使用二進製0和1來代表數據存儲。

其中寫入納米光柵的點就是1而不需要進行寫入的就是0 , 微軟用這種方式成功在玻璃硬盤上實現75.6 GB的存儲。

也就是一片尺寸為75毫米x75毫米x2毫米的石英玻璃可以寫入75.6GB的數據, 通過堆疊可以組成容量更大的硬盤。

華納兄弟工業級存儲庫中的電影原始膠片

華納兄弟工業級的恒溫恒濕膠片存儲庫

存儲《超人》的微軟玻璃硬盤與原始膠片對比

解決寫入問題那麼怎麼讀取呢？

從上文的技術原理裏我們知道玻璃硬盤本質是極光蝕刻，也就是說在物理層麵上玻璃經過蝕刻後會出現不同的點。

因此在讀取方麵還是要繼續依靠激光來進行讀取，微軟用專門的設備讀取玻璃硬盤上的納米光柵獲得二進製數據。

然後再對這些二進製數據進行轉碼即可獲得原來存儲的文件，而要實現跳轉讀取數據則依靠專門的機器學習算法。

相比原來類似的CD/DVD光盤這種玻璃硬盤的優勢在於三維存儲，光盤隻能在平麵上進行雕刻因此數據量也有限。

微軟研究院的研究人員正在校準光刻設備

無懼高溫、浸泡和寒冷：

我們知道玻璃的主要成分是二氧化矽因此穩定性極高，二氧化矽在高溫、潮濕或者幹冷的環境下都不會發生變化。

也正是如此玻璃的穩定性相比其他材質更好，例如研究人員將玻璃硬盤放在微波爐加熱到五百攝氏度不影響數據。

放到水裏進行長時間浸泡二氧化矽也不會發生反應更不會讓水分滲透到內部，因此納米光柵依然可以保持穩定等。

也正是如此微軟的玻璃硬盤成為華納兄弟存儲數據的新選擇，隻需保證環境的穩定玻璃硬盤不會被破壞砸碎即可。

Project Silica項目團隊由微軟研究院與英國南普頓大學光電中心成員組成

距離真正的大規模利用還有些時日：

從上麵的內容我們知道玻璃硬盤的優勢在於穩定因此可以作為冷存儲使用，這也是華納兄弟選擇玻璃硬盤的原因。

然而實際使用上玻璃硬盤存在的問題包括需要專門的光刻設備進行寫入，讀取數據需要專門的設備獲取其中編碼。

這個過程相對來說會耗費較多的時間因此玻璃硬盤讀寫速度相對較慢，當然不能和現在超高速的閃存存儲相比較。

另外體積上雖然單片玻璃能夠存儲多達 75GB 的數據 , 通過堆疊獲得大容量存儲的話那麼整體體積也是非常大的。

所以想要將玻璃硬盤帶到尋常百姓家還需要研究人員繼續努力，當然微軟目前的方向主要是希望在數據中心使用。

PS：《三體》裏歌者文明丟來二向箔時地球人考慮怎麼實現億年存儲數據，羅輯想到將文字刻在石頭上，微軟的玻璃存儲(石英石材質)是不是與刻在石頭上有異曲同工之妙？

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