微软研究院发布石英玻璃存储技术，利用飞秒激光在玻璃内部刻录数据。该介质不耗能且极度稳定，室温下可保存超过10000年。
现代数据归档面临着巨大的挑战。我们希望存储介质既要有极高的稳定性，能保存几个世纪甚至更久，又要在不读取时完全不耗电。虽然科学家们尝试过包括DNA在内的各种方案，但最简单的思路可能就在我们身边，那就是把数据刻进玻璃。
微软研究院最近在《自然》杂志上公布了 Project Silica 的研究成果。这是一套完整且可运行的系统，能将数据以每立方毫米超过1G比特的密度写入小块玻璃中。
玻璃并不像我们想象中那样脆弱。通过选择合适的化学成分，科学家能制造出在热学和化学上都极其稳定的玻璃，它能抵御水分、温度波动和电磁干扰。这种稳定性对于长期存储至关重要。
刻录过程的核心是飞秒激光。这种激光的脉冲极短，仅持续10的负15次方秒，每秒可发射数百万次。这种速度能大幅缩短写入时间，并将能量集中在极小的区域，从而提高数据密度。微软采用了两种方式来定义数据单元，也就是体素。一种是利用双折射原理，即根据光子极化的不同产生不同的折射效果。通过调节激光脉冲，可以在玻璃内产生特定方向的椭圆空隙，由于可以识别多个方向，每个体素能存储多个比特的信息。另一种方法则是通过改变激光脉冲的能量强度来改变折射率。
读取这些数据则需要用到相差显微镜。显微镜系统会自动定位，并随着焦平面的移动，逐层拍摄体素的图像。为了精准解读这些照片，微软引入了卷积神经网络。这种人工智能系统经过大量训练，能识别体素之间的细微干扰，即使是焦平面边缘的模糊信息也能被准确还原。比如在刻录了微软飞行模拟器地图数据的玻璃块中，这种读取技术表现得非常可靠。
微软飞行模拟器的地图数据蚀刻在二氧化硅存储介质上
在编码方面，Project Silica 借用了5G网络中常见的低密度奇偶校验码进行纠错。目前的瓶颈在于写入速度。虽然微软开发了四激光同步工作的硬件，将速度提升到了每秒66兆比特，但填满一块12厘米见方、0.2厘米厚的玻璃板(容量为4.84TB)仍需超过150小时。
加速老化实验显示，这种硼硅酸盐玻璃在室温下的稳定性可支撑数据保存超过一万年。虽然对于平方公里阵列望远镜这种每年产生700PB数据的超大项目，目前的写入效率还显得杯水车薪，但其零能耗保存和快速检索的特性，依然让它看起来像是直接从科幻小说里走出来的未来方案。
本文译自 Ars Technica，由 BALI 编辑发布。
