我们每天都在制造数据。
照片、论文、视频、合同、代码。全球数据量正以惊人的速度增长。问题是:这些信息能保存多久?
硬盘的寿命通常只有几年到十几年。磁带可以保存几十年。它们怕热、怕潮、怕断电。每隔一段时间,数据中心就得把旧磁带上的数据,费心费力地搬到新磁带上,否则那些比特就会安静地消失。即使是专门的档案介质,也难以跨越几个世纪。
人类创造信息的能力,远远超过了保存它的能力。
现在,一块手掌大小的玻璃,可能改变这个局面。
在《自然》期刊发表的一项研究中,美国微软研究院展示了一种名为 Silica 的系统。他们把数据写进一块薄薄的玻璃方片里,一片玻璃可以容纳相当于200万本书的信息。更引人注目的是,测试显示这些数据有可能在10000年以上仍然可读。
玻璃为什么可以?
关键在于一种极端短暂的光。
研究团队使用的是“飞秒激光”。飞秒,是一个极短的时间单位,相当于千万亿分之一秒。为了理解这个尺度,我们可以做一个对比:把10飞秒放大到1分钟,原来的一分钟就会被等比例拉长到整个宇宙的年龄。
如此短的脉冲意味着能量在极短时间内集中释放。通常情况下,这种波长的光会直接穿过玻璃,不发生反应。但当飞秒脉冲被精确聚焦在玻璃内部某一个微小区域时,会形成极强的电场,使局部的分子结构发生改变。
改变只发生在极小的三维体积里,边长往往小于百万分之一米。这个微小单元被称为“体素”,可以理解为三维空间中的像素。通过在玻璃内部不同位置刻写大量体素,就能构成三维数据结构。
这种思路并非刚刚出现。
上世纪 90 年代,哈佛大学的 Eric Mazur 团队就尝试用飞秒激光在玻璃内部刻写永久结构。2014 年,英国南安普顿大学的 Peter Kazansky 团队在石英玻璃中展示了几乎无限寿命的数据存储概念。2024 年,他们甚至成立公司,推动所谓“5D 玻璃纳米结构”走向商业化。
电影里出现的“记忆水晶”,并非完全凭空想象。
微软这次的工作并没有宣称物理原理上的重大突破。真正重要的是,他们展示了一个完整的系统:如何编码、写入、读取、解码,并进行误差校正,还系统评估了写入速度、能耗和数据寿命。
他们测试了两类体素。
第一类是在玻璃内部通过微小爆裂形成的细长空洞。这种方法可以实现极高的存储密度,每立方毫米达到 1.59 GB。
第二类则是改变局部折射率,也就是改变光在玻璃中的传播速度。这种方式写入更快、耗能更低,但密度稍低。目前的写入速度约为每秒 65.9 MB,可以通过多束激光并行提升。
研究人员还进行了加速老化实验。在高温环境下模拟长期使用,推算结果显示,即使是相对敏感的折射率体素,稳定时间也可能超过10000年。
值得注意的是,飞秒激光本身也经历了30年的发展。上世纪 90 年代,能够产生飞秒脉冲的实验室屈指可数。如今,可靠的超快激光设备已经可以直接购买,具备工业应用所需的稳定性和功率。
技术成熟,材料普通,寿命极长。
如果未来人类需要为文明建立真正的长期档案库,玻璃或许是一个候选者。它耐高温、抗辐射、不易老化,而且无需持续供电。
也许若干千年之后,会有人从一块看似普通的透明方片中读出我们今天的文字和图像。
那时,保存下来的不仅是数据,还有时间本身。
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图源:微软研究院
信源:Alex Fuerbach 发在 The Conversation 的报道 / Laser writing in glass for dense, fast and efficient archival data storage, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-10042-w
