微软研发玻璃硬盘：无惧高温和浸泡实现世纪级的存储

计算机技术的发展也让存储领域由磁盘进入固态硬盘时代，固态硬盘使用电栅存储比磁性介质存储读写速度更快。

然而不论是磁性硬盘还是固态硬盘都无法长年保存数据，磁性介质有消磁风险和固态硬盘电子衰减也存在着风险。

因此对于专业领域如何有效的可长年存储数据是个头疼的问题，比如华纳兄弟在存储方面就有着非常复杂的方案。

微软展示存储1978年版《超人》的玻璃硬盘 约75.6GB

华纳兄弟是如何存储数据的：

知名影视公司华纳兄弟长期以来都在寻找更加可靠的冷存储方式，所谓冷存储即数据写入后基本不需要再被读取。

华纳兄弟有大量的影视拍摄素材需要进行存储防止丢失，为此该公司建立专门存储库使用工业级的恒温恒湿环境。

在这个工业级的存储库里华纳兄弟将所有胶卷进行冷存储，但还需要定期对胶卷进行检查看看有没有化学分解等。

原胶卷能够以原画级别的尺寸完整显示所有数据，这也是华纳兄弟选择建立工业级的存储库存储这些胶卷的原因。

此外华纳兄弟还会将胶卷转为数字内容存储在机械硬盘和固态硬盘上，数据还会放在全球三个区域进行多种备份。

该公司希望以这种方式来应对极端天气例如地震和洪水，或者技术本身问题例如消磁和电子衰减带来的备份问题。

微软研究院的研究人员正在光刻设备前放置玻璃硬盘

微软研发玻璃硬盘进行数据冷存储：

微软研究院推出Project Silica项目旨在将数据存储在石英玻璃上，也就是利用石英玻璃来打造玻璃硬盘存储数据。

其原材料主要是石英玻璃然后将其制作为75毫米x75毫米x2毫米的薄片，外观和尺寸与我们水杯的杯垫有些类似。

磁盘主要是使用磁性介质和磁头进行磁化来存储数据，固态硬盘使用的电栅电子流动存储数据，那么玻璃硬盘呢？

微软玻璃硬盘主要通过激光在玻璃载体进行三维雕刻 (激光穿过玻璃进行蚀刻)，创建不同深度和角度的纳米光栅。

其编解码原理是利用飞秒级的激光会熔融玻璃与光偏振相关的纳米光栅 , 然后再使用二进制0和1来代表数据存储。

其中写入纳米光栅的点就是1而不需要进行写入的就是0 , 微软用这种方式成功在玻璃硬盘上实现75.6 GB的存储。

也就是一片尺寸为75毫米x75毫米x2毫米的石英玻璃可以写入75.6GB的数据, 通过堆叠可以组成容量更大的硬盘。

华纳兄弟工业级存储库中的电影原始胶片

华纳兄弟工业级的恒温恒湿胶片存储库

存储《超人》的微软玻璃硬盘与原始胶片对比

解决写入问题那么怎么读取呢？

从上文的技术原理里我们知道玻璃硬盘本质是极光蚀刻，也就是说在物理层面上玻璃经过蚀刻后会出现不同的点。

因此在读取方面还是要继续依靠激光来进行读取，微软用专门的设备读取玻璃硬盘上的纳米光栅获得二进制数据。

然后再对这些二进制数据进行转码即可获得原来存储的文件，而要实现跳转读取数据则依靠专门的机器学习算法。

相比原来类似的CD/DVD光盘这种玻璃硬盘的优势在于三维存储，光盘只能在平面上进行雕刻因此数据量也有限。

微软研究院的研究人员正在校准光刻设备

无惧高温、浸泡和寒冷：

我们知道玻璃的主要成分是二氧化硅因此稳定性极高，二氧化硅在高温、潮湿或者干冷的环境下都不会发生变化。

也正是如此玻璃的稳定性相比其他材质更好，例如研究人员将玻璃硬盘放在微波炉加热到五百摄氏度不影响数据。

放到水里进行长时间浸泡二氧化硅也不会发生反应更不会让水分渗透到内部，因此纳米光栅依然可以保持稳定等。

也正是如此微软的玻璃硬盘成为华纳兄弟存储数据的新选择，只需保证环境的稳定玻璃硬盘不会被破坏砸碎即可。

Project Silica项目团队由微软研究院与英国南普顿大学光电中心成员组成

距离真正的大规模利用还有些时日：

从上面的内容我们知道玻璃硬盘的优势在于稳定因此可以作为冷存储使用，这也是华纳兄弟选择玻璃硬盘的原因。

然而实际使用上玻璃硬盘存在的问题包括需要专门的光刻设备进行写入，读取数据需要专门的设备获取其中编码。

这个过程相对来说会耗费较多的时间因此玻璃硬盘读写速度相对较慢，当然不能和现在超高速的闪存存储相比较。

另外体积上虽然单片玻璃能够存储多达 75GB 的数据 , 通过堆叠获得大容量存储的话那么整体体积也是非常大的。

所以想要将玻璃硬盘带到寻常百姓家还需要研究人员继续努力，当然微软目前的方向主要是希望在数据中心使用。

PS：《三体》里歌者文明丢来二向箔时地球人考虑怎么实现亿年存储数据，罗辑想到将文字刻在石头上，微软的玻璃存储(石英石材质)是不是与刻在石头上有异曲同工之妙？

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