根據 Cisco(思科)的統計,全球網路流量在 2016 年正式超過 1 ZB(Zettabyte,等於 1,000,000,000 TB),並且以每三年翻倍的趨勢成長,高價值的數據量也在急速增加,為了進行長時間的儲存,微軟研究院的「Project Silica」團隊利用飛秒雷射技術,將 4.8 TB 的資訊分成 301 層,刻進一塊邊長 12 公分,厚度 2 毫米的熔融石英玻璃中,並且可以在 290 攝氏度的高溫環境中保存一萬年以上。
這項名為 Silica 的玻璃碟片硬碟,其技術也從昂貴的石英玻璃擴展到常見的硼矽酸鹽玻璃,並且具備長時間保存、抗高溫、防水防塵、抗電磁干擾...等優點。此專案由下列四個不同面向組成:
1.寫入(Write):
這項技術是雷射內雕的終極版本,它巧妙地運用非晶質態物體各向同性的光學性質,使用飛秒頻率的脈衝雷射對玻璃進行寫入,資料以「體素」(Voxel,三維像素)形式儲存在玻璃中,研究團隊成功利用四束雷射實現了 65.9 Mbps 的寫入速度,並且還能提升。
2.讀取(Read):
使用電腦控制的高速移動平台與高精度光學顯微鏡,分層讀取玻璃內被寫入的體素圖案。
3.解碼(Decode):
有四個步驟組成,預處理、符號推斷、符號到位元的映射以及糾錯,演算法會濾除相鄰點之間的干擾,將影像轉換回資料。
4.資料庫(Library):
當用戶需要資料時,系統會派遣機器人,從資料庫中選擇對應的玻璃片送至讀取裝置解碼。資料庫本身無需電力支援,可避免能源浪費及減少環境負擔。
該團隊的工程師們已經實現了雷射和顯微鏡的自動化,以及全自動資料歸檔系統,並且曾經成功儲存華納兄弟的電影與許多音樂。
這項技術雖然被譽為數位時代的諾亞方舟,但絕非完美無缺,其推向商用化的道路上仍面臨以下挑戰:
1.不可修改性:
玻璃儲存屬於一次性寫入(WORM)裝置,一旦雷射在內部改變了玻璃的物理性質,就無法像硬碟或記憶體那樣反覆抹除再寫入,這使得它的適用性有限。
2.極高的寫入門檻:
飛秒雷射設備價格極其昂貴,且寫入速度雖然在最新技術中有所提升,但比起傳統磁碟寫入仍有一段差距。
3.物理易碎性:
雖然玻璃不會因為磁場、輻射或水災而損壞資料,但它本質上仍是脆性材料,因此這種儲存方式需要配合極其嚴密的物理保護外殼與專業的自動化管理系統。
玻璃儲存技術將我們帶入了一個矛盾的境界,它在時間尺度上幾乎達到了「永恆」,卻在物理結構上保有「脆弱」的本質。這或許正是科技對文明的一種隱喻,我們致力於研發能對抗時間衰變的媒介,試圖將人類碎散的經驗凝固成玻璃中的光斑,但玻璃碟片本身的安危,終究還是取決於我們是否能維持一個足夠穩定、不至於讓它粉碎的社會環境。
當我們追求將資料保存數萬年時,或許也該反思,如果我們連一塊玻璃碟片的物理安全都無法守護,那麼紀錄在其中的偉大思想與文化,是否真的能在未來找到讀取它的文明?科技解決了記憶的長度,但關於文明的重量,最終仍繫於我們如何維護這個承載記憶的脆弱現實。資料來源: