近日，微軟研究院宣布了一個(gè)非常有意思的“二氧化硅項目”。該項目主要是開(kāi)發(fā)一種環(huán)保方法，可以使用超快激光在玻璃板中存儲大量數據——這樣一來(lái)，就可以將音樂(lè )、電影等“拷貝”保存在玻璃中。

更神奇的是，一旦這些數據成功寫(xiě)入，硅玻璃內的數據將在數千年－數萬(wàn)年內保持不變，并且能夠承受電磁脈沖和極端溫度。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，微軟用石英玻璃制造了一張張3英寸長(cháng)的正方形“硬盤(pán)”，每張可儲存100GB的數據，大概可儲存兩萬(wàn)首歌曲。

該項目是微軟與專(zhuān)注于可持續發(fā)展的風(fēng)險投資集團Elire合作開(kāi)展的，雙方希望可以找到一種更可持續的數據捕獲形式，使玻璃中的數據變得“牢不可破”。

玻璃存儲過(guò)程包括：使用超快飛秒激光寫(xiě)入，通過(guò)計算機控制的顯微鏡進(jìn)行讀取、解碼和轉寫(xiě)，最后存儲在“圖書(shū)館”中。值得注意的是，這個(gè)“圖書(shū)館”是被動(dòng)運行的，不使用電力，這有可能大大減少與長(cháng)期數據存儲相關(guān)的碳排放。

“二氧化硅項目”打造了一種更可持續的數據捕獲形式，超越了壽命有限的磁存儲，后者存在著(zhù)頻繁的重復復制、不斷增加的能源消耗和運營(yíng)成本等劣勢。

二氧化硅項目工程師Ant Rowstron表示：“磁性技術(shù)的使用壽命是有限的，一個(gè)硬盤(pán)驅動(dòng)器大約可以使用5－10年。一旦生命周期結束，你就得把它復制一遍，存到新一代的媒體上。老實(shí)說(shuō)，如果考慮到我們正在使用的所有能源和資源，這既麻煩又不可持續�！�

用玻璃保存全球音樂(lè )的未來(lái)

專(zhuān)注于可持續發(fā)展的風(fēng)險投資集團Elire現在已成為最新一家與微軟研究院（Microsoft Research）Project Silica團隊合作的公司，加入了CMR Surgical等公司的行列，后者正在使用玻璃數據存儲來(lái)改變機器人手術(shù)的未來(lái)。

Elire將在挪威斯瓦爾巴群島的全球音樂(lè )庫（Global Music Vault）中使用這項技術(shù)，一小片玻璃可以容納數Tb的數據，足以存儲大約175萬(wàn)首歌曲或13年的音樂(lè )。這是向可持續數據存儲邁出的重要一步。

微軟指出，盡管玻璃存儲尚未準備好大規模推廣，但因其具備耐用性和成本效益，它被視為一項前景光明的可持續商業(yè)化解決方案，后持續的維護成本也將“微乎其微”。只需要將這些玻璃數據儲器存放在無(wú)需電力的庫中。當需要時(shí)，機器人會(huì )爬上貨架取回，以便后續導入操作。

光學(xué)數據存儲的潛力有多大？

根據存儲方式的不同，存儲方式可以是電磁介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)或其他介質(zhì)。傳統的光存儲系統使用像藍光這樣的光盤(pán)，其中包含一層反射材料。光驅使用激光在相鄰的涂層上產(chǎn)生不反射的凹坑，讀取凹坑的激光可以檢測到這些凹坑。凹坑的模式和未燃燒的反射區域被檢測出來(lái)后，可以對存儲的數據進(jìn)行編碼。

但在互聯(lián)網(wǎng)、社交媒體和云計算應用數據指數級增長(cháng)的背景下，超高密度光數據存儲的需求暴漲——數據存儲迫切需要克服傳統磁性硬盤(pán)驅動(dòng)器或磁帶以及固態(tài)驅動(dòng)器（SSD）存儲的瓶頸，并新型長(cháng)期數據存儲解決方案。

人們普遍認為，光學(xué)技術(shù)是提高海量數據存儲能力的關(guān)鍵。上述借助玻璃來(lái)進(jìn)行數據存儲的概念可以追溯到19世紀，后經(jīng)精心改良、技術(shù)升級迭代，諸多障礙被一一克服。

此外，相比目前的光盤(pán)技術(shù)，光學(xué)數據存儲比較突出的一點(diǎn)優(yōu)勢是：它能夠實(shí)現多維的數據存儲。

顧名思義，多維數據存儲主要是以三維以上的結構（如多層光盤(pán)、卡片、晶體或立方體）記錄和讀出信息。信息的寫(xiě)入和讀出，在這個(gè)過(guò)程中，通常是通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)激光束聚焦到三維介質(zhì)中來(lái)實(shí)現的。由于存儲介質(zhì)的體積性質(zhì)，在寫(xiě)入或讀取所需的基準之前，需要激光通過(guò)其他點(diǎn)。這意味著(zhù)寫(xiě)和讀函數通常都需要非線(xiàn)性，以便在給定時(shí)間只處理一個(gè)局部點(diǎn)。

時(shí)至今日，5D光數據存儲技術(shù)已經(jīng)得到驗證——使用這種技術(shù)的光盤(pán)可以存儲高達360Tb的數據，并可以保存數十億年。1996年，科學(xué)家首次提出并演示了使用飛秒激光來(lái)記錄存儲數據。這項技術(shù)于2010年由京都大學(xué)Kazuyuki Hirao的實(shí)驗室首次演示，并由南安普頓大學(xué)光電子研究中心的Peter Kazansky研究小組進(jìn)一步發(fā)展演進(jìn)。此外，日立和微軟也已經(jīng)研究了基于玻璃的光存儲技術(shù)，后者的項目被稱(chēng)為“Project Silica”。全球范圍內，光存儲市場(chǎng)的主要玩家還包括：索尼、西部數碼、三星電子、IBM、東芝、富士通。

5D光學(xué)數據存儲主要是基于一種實(shí)驗性納米結構玻璃，它不僅通過(guò)在三維空間中編碼數據來(lái)存儲信息，而且還通過(guò)與雙折射有關(guān)的兩個(gè)參數來(lái)存儲信息，這些參數是由聚焦在玻璃介質(zhì)中的飛秒激光的偏振和強度控制的。納米結構的大小、方向和三維位置構成了上述五個(gè)維度。

然而，為了提高這項技術(shù)的商業(yè)應用前景，還需要提高數據讀取速度。此外，由于必需的高功率激光系統和缺乏數據可重寫(xiě)性，其應用可能會(huì )受到限制。

光學(xué)數據存儲也適用于多電平編碼技術(shù)，它通過(guò)使用不同的離散信號強度級別每點(diǎn)寫(xiě)入多個(gè)比特，可以顯著(zhù)增加存儲容量。多級數據存儲還可以同時(shí)讀出多個(gè)比特，從而提高數據的讀出速率，這對于大數據集來(lái)說(shuō)是非常重要的。

在南澳大利亞大學(xué)和新南威爾士大學(xué)的一項新興技術(shù)中，科研人員們可以利用無(wú)機熒光粉的獨特特性來(lái)存儲數據。這種方法具有可重寫(xiě)和使用低功率激光器的潛力。此外，該技術(shù)也不需要低溫，而是能夠在室溫下燃燒光譜孔，從而更加實(shí)用。

來(lái)源：OFweek激光網(wǎng)