這塊玻璃藏了一部電影!微軟研發「玻璃存檔」黑科技,可以安全保存資料上百年

這塊玻璃保存了《超人》電影。圖片來源:微軟

一塊手機大小的玻璃,竟然可以保存一部電影!微軟與華納兄弟合作,發起 Silica 專案(Silica Project),使用雷射與 AI 技術,成功將《超人》電影保存在尺寸 75 x 75 x 2 mm 的玻璃當中。

然而,一塊相同尺寸的硬碟就可以儲存好幾 TB 的資料,為什麼微軟與華納兄弟要用「玻璃」儲存資料,而且還只能存一部電影?

膠卷、硬碟的維護成本高,資料也容易變質

原因是:資料保存「期限」與保存「成本」。

不管是古早的膠卷、磁帶,還是現代的隨身碟、硬碟,他們都有製造成本高、保存期限短、保存條件嚴苛等問題。以華納兄弟為例,他們致力於歷史影片的保存,他們一部影片會有三個副本,透過實體膠卷與硬碟等方式,儲存在不同的地方。但是膠卷需要在特定的溫度、濕度下保存,管理人員還必須定期檢查膠卷是否變質;硬碟的保存期限約 3 到 5 年,工作人員每 3 年就會更換一次硬碟,確保資料的品質。

不管是硬體的更換、儲存環境的控制與人員維護,這些都是華納兄弟保存歷史影片所負擔的成本。而且隨著時間推進,華納兄弟拍攝、保存的影片會持續增加,儲存成本也隨之上升。

華納用來保存影片的儲藏室,溫度、濕度皆需要嚴格控制,需要大量電力與人員成本。圖片來源:微軟

用玻璃儲存資料,保存期限長且維護成本低

微軟 Azure 與華納兄弟合作,發起 Silica 專案,研究如何透過玻璃長期保存資料。微軟使用立體像素「voxel」,將影片資訊儲存在玻璃上。voxel 的概念跟 pixel 很類似,差別在 pixel 指的是平面影像的像素,而 voxel 是立體的像素。儲存資料的玻璃厚度是 2 毫米,可以被切分成 100 層的 voxels。微軟藉由改變雷射光的方向和強度,將資料寫入 voxel 保存。

讀取資料的時候,要使用特殊的儀器,將雷射光照射在玻璃上,而機器學習演算法會辨識透射出來的雷射光型態。這種讀取方式的優點在於「低延遲性」。傳統磁帶與光碟片只能從 1 個方向讀取資料,但 voxel 是三維概念,機器學習能夠從 X、Y、Z 軸等 3 個方向快速辨識光的型態,提升資料的讀取速度。

雖然玻璃的容量比不上硬碟,而且資料不能複寫,但它的優點在於保存時間與保存成本。研究人員將玻璃放入熱水、在烤箱或微波爐加熱、用水沖刷、消磁,但裡面的資料依然完好保存。玻璃能夠在各種極端環境下保存資料,遠勝於現有的膠卷、光碟、硬碟,因此可以大幅降低資料保存所耗費的維護成本。

負責 Porfict Silica 的微軟英國劍橋研究院研究人員 Ant Rowstron 表示,這塊玻璃可以降低資料移動與複寫的成本,它被寫入玻璃後,「就可以放在架子上 50 年、100 年、1000 年,可以完全忘記它的存在,直到你需要用它。」

讀取玻璃資料的系統。圖片來源:微軟

玻璃適合儲存「冷資料」,主要用於雲端

微軟開啟 Project Silica 研究玻璃保存資料的技術,並不是為了消費市場,而是雲端應用。對消費者來說,雲端是於一個線上空間,只要把資料「丟上網」就好;但丟上雲端的資料還是要存在實體硬碟上,只不過提供硬碟的不是消費者,而是雲端供應商。

微軟預估,2023 年全球將有超過 100 ZB(約 1,000 億 TB)的資料存在雲端上。隨著資料量的增加,雲端服務商也在尋找新的資料儲存方式,以降低建置硬碟與保存資料的成本,而玻璃儲存技術就是一種低成本的解決方案。玻璃適合儲存「冷資料」(cold data),也就是那種不需要頻繁讀取,價值卻很高的資料,例如研究論文、醫療檔案、文史資料、合約等等,而華納兄弟的歷史影片就是標準的冷資料。

雖然離大規模應用還有段距離,但這塊存有《超人》的玻璃象徵著玻璃儲存技術的階段性成功。微軟表示,接下來的研究目標,是提升資料寫入與讀取的速度,以及資料儲存的密度。當玻璃儲存技術大規模應用,將顛覆企業、政府單位現有的資料保存模式,不僅降低保存成本,還能夠減少能源消耗,降低全球暖化的惡化程度。

參考資料來源:
1.《Microsoft》:〈Project Silica proof of concept stores Warner Bros. ‘Superman’ movie on quartz glass
2.《數位時代》:〈 甭再擔心硬碟、雲端掛掉!微軟「玻璃」資料儲存黑科技,成功備份經典超人電影
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源: 微軟

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