微軟玻璃存儲技術(shù)可保存數(shù)據(jù)超萬年

面臨長期數(shù)據(jù)存檔成本和復(fù)雜性挑戰(zhàn)的企業(yè)可能很快就有了新選擇：一塊玻璃。

周三發(fā)布的新研究表明，一塊120毫米見方、僅2毫米厚的硼硅玻璃板可以在301層中存儲4.8TB數(shù)據(jù)，加速老化測試顯示數(shù)據(jù)在至少1萬年內(nèi)保持完整。

"玻璃是一種抗水、抗熱、抗塵的永久數(shù)據(jù)存儲材料，"微軟研究人員在發(fā)表于《自然》科學(xué)技術(shù)期刊的論文中寫道。"我們已經(jīng)掌握了并行高速寫入的科學(xué)原理，并開發(fā)了一種技術(shù)來對寫入的玻璃進行加速老化測試，表明數(shù)據(jù)應(yīng)該能在至少1萬年內(nèi)保持完整。"

該技術(shù)的早期版本需要熔融石英，這是一種只有少數(shù)制造商能生產(chǎn)的高純度玻璃。新發(fā)現(xiàn)表明該系統(tǒng)在硼硅酸鹽玻璃上同樣有效，硼硅酸鹽玻璃制造廣泛且成本顯著更低，使該技術(shù)向商業(yè)化邁進一步。

時機很關(guān)鍵。

根據(jù)論文引用的希捷研究，全球數(shù)據(jù)領(lǐng)域大約每三年翻一番，然而"大多數(shù)數(shù)字存檔系統(tǒng)依賴的介質(zhì)會降解"，遠不能滿足法律、金融和監(jiān)管義務(wù)日益要求的數(shù)十年保存時間。

磁帶是目前部署最廣泛的存檔介質(zhì)，反映了這些限制。LTO-10線性磁帶開放標(biāo)準(zhǔn)盒，作為當(dāng)前的企業(yè)基準(zhǔn)，可存儲30TB到40TB原生數(shù)據(jù)，速度為400MB/s，但額定保質(zhì)期僅為30年。它需要16°C到25°C的氣候控制存儲，大約每五到十年需要遷移一次。

分析師表示，這種運營開銷才是磁帶的真正成本，而不是介質(zhì)本身。"存檔系統(tǒng)很少因為磁帶盒按計劃化學(xué)降解而失效，"灰狗研究公司首席分析師桑奇特·維爾·戈吉亞說。"它們失效是因為兼容性窗口關(guān)閉、驅(qū)動器代際演進、固件支持停止以及機器人技術(shù)需要更新。"

加特納首席分析師維什什·迪夫亞指出，磁帶即服務(wù)模式已經(jīng)將部分負擔(dān)轉(zhuǎn)移，將硬件生命周期管理轉(zhuǎn)移給提供商，并提供明確的服務(wù)級別保證。

"LTO磁帶仍然是企業(yè)冷存儲的基準(zhǔn)，"他說。"每TB的介質(zhì)成本保持較低，生態(tài)系統(tǒng)成熟，企業(yè)在管理更新周期方面有數(shù)十年的運營經(jīng)驗。"

索尼的光盤存檔系統(tǒng)——主要的光學(xué)替代方案，每盒5.5TB，額定保質(zhì)期100年——已于2025年3月停產(chǎn)，市場上沒有類似產(chǎn)品。

微軟的玻璃存儲項目Project Silica使用飛秒激光脈沖將數(shù)據(jù)編碼為玻璃內(nèi)部名為體素的三維結(jié)構(gòu)，每束25.6兆比特/秒，每比特能耗10.1納焦。

論文描述了兩種編碼方法。第一種方法是雙折射體素，修改玻璃的偏振特性。團隊將所需的激光脈沖減少到偽單脈沖技術(shù)——一個脈沖分裂以同時開始一個體素并完成另一個——實現(xiàn)更快的光束掃描。

第二種方法是相位體素，這是一項新發(fā)明，修改玻璃的相位特性，每個體素只需要一個脈沖。關(guān)鍵是，它在硼硅玻璃中有效，而雙折射方法無效。"相位體素中更高級別的三維符間干擾可以通過機器學(xué)習(xí)分類模型得到緩解，"研究人員寫道。

早期的Project Silica讀取器需要三到四個攝像頭來檢索數(shù)據(jù)；更新的系統(tǒng)只需要一個，完成了研究人員所描述的第一個完全演示的端到端玻璃存檔系統(tǒng)，從寫入存儲到檢索。

長期性聲明得到了團隊開發(fā)的非破壞性光學(xué)方法的支持，該方法可以就地測量體素降解，結(jié)合應(yīng)用于已寫入硼硅玻璃樣本的加速老化技術(shù)。"對硼硅玻璃中已寫入體素的加速老化測試表明數(shù)據(jù)壽命超過1萬年，"研究人員指出。

對于企業(yè)買家來說，僅靠長期性無法說服他們。

"現(xiàn)實的總擁有成本比較必須在多十年生命周期范圍內(nèi)建模，而不是采購周期，"戈吉亞說。"玻璃存儲通過潛在消除遷移周期重新構(gòu)建了經(jīng)濟曲線——減少勞動力、協(xié)調(diào)開銷和運營中斷。"然而，寫入速度仍然明顯慢于磁帶，使玻璃更適合超冷、低攝入的存儲環(huán)境。

合規(guī)性增加了另一個維度。編碼為永久光學(xué)修改的數(shù)據(jù)無法被覆寫，降低了勒索軟件暴露。但"合規(guī)是系統(tǒng)屬性，不是基底屬性，"戈吉亞警告說。"企業(yè)仍必須確保加密密鑰輪換、元數(shù)據(jù)索引和審計跟蹤完整性。1萬年的介質(zhì)并不能消除展示治理紀律的義務(wù)。"

微軟在一篇單獨的博客文章中表示，Project Silica的研究階段現(xiàn)已完成。"我們繼續(xù)考慮從Project Silica中學(xué)到的經(jīng)驗教訓(xùn)，探索數(shù)字信息可持續(xù)長期保存的持續(xù)需求，"公司表示，但沒有披露商業(yè)化路線圖。

如果商業(yè)化，玻璃存儲不太可能取代磁帶。

"它更可能作為專業(yè)的超長期保存方案出現(xiàn)，而不是替代基于磁帶的冷存儲，"加特納的迪夫亞說。"任何新介質(zhì)都必須在全棧方程式上競爭——經(jīng)濟性、硬件、軟件和運營模式——而不僅僅是介質(zhì)壽命。"

Q&A

Q1：微軟的玻璃存儲技術(shù)Project Silica是如何工作的？

A：Project Silica使用飛秒激光脈沖將數(shù)據(jù)編碼為玻璃內(nèi)部名為體素的三維結(jié)構(gòu)。一塊120毫米見方、2毫米厚的硼硅玻璃板可以在301層中存儲4.8TB數(shù)據(jù)，寫入速度為每束25.6兆比特/秒。

Q2：玻璃存儲相比傳統(tǒng)磁帶存儲有什么優(yōu)勢？

A：玻璃存儲的主要優(yōu)勢是極長的保存期限，數(shù)據(jù)可保存至少1萬年，而LTO-10磁帶只有30年。玻璃抗水、抗熱、抗塵，不需要氣候控制存儲，也無需定期遷移，能大大降低運營成本。

Q3：微軟的玻璃存儲技術(shù)什么時候能商業(yè)化？

A：微軟表示Project Silica的研究階段已完成，但沒有披露具體的商業(yè)化路線圖。分析師認為即使商業(yè)化，玻璃存儲也不會完全取代磁帶，更可能作為專業(yè)的超長期保存方案出現(xiàn)。