微軟新技術把玻璃變成硬盤，一塊存五千部電影，一萬年不丟數據

2 月 18 日，微軟的玻璃芯片問世并登上 Nature 論文，研究人員利用飛秒激光在硼硅玻璃中刻錄相位體素的光學存儲技術，一塊僅 2 毫米厚的玻璃片可以容納 4.8TB 數據，這相當于大約 200 萬本印刷書籍或 5,000 部超高清電影。

（來源：Nature）

簡單來說，該技術就是把數據寫進玻璃里。這塊兩毫米薄、巴掌大小的方形玻璃里，所塞進去的數據足以裝下近千部高清電影。

這項技術利用光的相位差異在四維空間編碼信息，只需單次激光脈沖寫入，成品玻璃理論上可保存 1 萬年而不需維護，能抵御磁帶、硬盤等傳統介質的衰減與惡意篡改，有望徹底改變數據歸檔與數字遺產保存方式。

此次研究使用的技術叫做 Project Silica，中文是二氧化硅項目。硅，是沙子的主要成分。日常家中的窗戶、烤箱門甚至微波爐轉盤，使用的都是同一種材料也就是硼硅鹽酸玻璃。這種玻璃便宜、透明、耐熱、防水、不會生銹。但問題是怎么把數據寫進去。

微軟團隊使用了一臺飛秒激光器。飛秒非常短，一飛秒是一千萬億分之一秒，比眨一下眼睛還要快許多倍。這么短促的激光脈沖打進玻璃，會在焦點處產生高溫高壓，從而改變那一小塊玻璃的結構。他們把這個小斑點叫做 voxel，等于就是玻璃里的一個像素點。

（來源：微軟）

傳統技術需要使用很多個脈沖激光才能寫一個點，速度非常之慢。這項研究則搞定了兩件事：一是把每個點的寫入時間壓縮到一個脈沖，二是讓激光束分成四條同時刻寫。現在的寫入速度是每秒 6,500 萬比特，雖然距離硬盤還差得遠，但是作為檔案存儲已經夠用。

在讀取數據的時候，不需要把玻璃插進什么特制的機器，只需要一臺顯微鏡加一個攝像頭。激光掃過玻璃，不同結構的點會產生不同的亮度，攝像頭拍下來之后，軟件再把這些亮暗點翻譯回 0 和 1。以前的讀取設備需要三個攝像頭才能分清楚偏振方向，現在使用一個攝像頭就夠了，成本直接砍掉一大半。

為了讓玻璃能夠存更多層，他們把數據一頁一頁摞起來，每層間隔只有幾微米。一束激光掃過去，一次能夠讀到三十多層的信息。整塊玻璃摞了三百多層，總厚度只有兩毫米。

（來源：微軟）

那么，一萬年是怎么算出來的？微軟團隊使用了一種名為加速老化的方式。他們把寫好數據的玻璃放進烤箱，加熱到四百多攝氏度，觀察那些結構在多久之后會消失。高溫會加速分子的運動，也會讓時間快進。把高溫下的衰減速度畫成曲線，再往回推算到常溫，結果就是一萬年。

當時，實驗室里的一萬年不等于現實世界的一萬年。萬一玻璃摔碎了，數據一樣會丟失。所以，這套系統還設計了一個機械臂玻璃庫，機器人會把你要讀取的那塊玻璃從架子上取下來送到顯微鏡下掃描。多塊玻璃之間還可以互相備份，假如壞了一塊能夠從別的塊補回來。

（來源：微軟）

它最直接的應用場景是用在檔案館、圖書館和博物館。那些需要永久保存的孤本古籍、歷史影像和科研數據，再也不用每隔幾年拷貝一次。目前，音樂版權公司已經找到微軟談合作，有個叫 Global Music Vault 的項目，正打算把世界各地的音樂存進玻璃，埋到北極的冰層下面，讓一萬年后的人類還能聽到今天的聲音。

事實上，華納兄弟幾年前就曾和微軟合作把一部《超人》電影存進了一塊石英玻璃里。甚至有人還想用它做一個“金唱片”。四十多年前，旅行者號探測器帶著一張鍍金銅唱片飛出太陽系，上面錄了地球的影像和聲音。現在，有一只科研團隊正在眾籌新一代的“金唱片”，他們打算使用本次微軟團隊打造的玻璃作為介質，存進更多影像、語言和音樂。讓未來無論誰撿到它，都可以讀懂我們二十一世紀的人類。

那么，這項技術何時能夠用在手機上？這可能還為時尚早，無論是讀寫速度、設備成本還是玻璃的標準化生產，都還需要時間。但是，本次成果至少告訴我們，數據并非只能存在于電和磁里，也可以被裝入玻璃里。

參考資料：

相關論文 https://www.nature.com/articles/s41586-025-10042-w

https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/project-silicas-advances-in-glass-storage-technology/

排版：胡巍巍