未來我們將把數據存在哪里

任志方

用什么樣的方法保存信息最長久？刻在石頭上！這是科幻小說《三體》提出的解決方法。從巖石上的雕刻，到現在的磁介質數據存儲，數千年來，人類一直在用各種手段保存信息。盡管在過去幾十年里，人類存儲的數據量出現了極大增長，我們的生活、我們的記憶越來越多地以數字形式儲存在我們的硬盤里或“云端”，但這些數據的壽命卻很短，甚至長不過我們的一生。如何才能將這些數據長期保存不丟失？越來越多的研究者正在著手解決這個問題。

目前保存最久的信息是10萬多年前的巖畫

在古代，蘇美爾人在黏土板上存儲信息；法老在石柱上刻象形文字記述自己的故事；據說，象形文字的基督教十誡是刻在石板上的。石頭和黏土可以保存記錄幾百年甚至幾千年。

此后出現的羊皮紙和紙張，在精心保管的情況下，可以保存100多年。賽璐珞照片、醫療記錄、電影膠片和縮微膠片在氣候條件控制良好的環境中也能大約保存100年。

但今天，在數字化存儲數據的時代，數據、文檔或記錄時長卻糟糕透頂。存儲在磁介質上的數據每2～3年就要重寫一次，目前廣泛應用的硬盤驅動器可以存儲大量的數據，但只能在室溫下使用大約10年。即便是光盤，雖說未經記錄驗證的保存壽命可達50年，但一旦寫入數據，壽命就會下降一個數量級，只有5年。

數字文本比印刷書更脆弱

放眼看來，日常應用中的數字儲存介質似乎還沒有能讓數據安全地保存幾十年以上的。據估計，到2020年，全球將有61億人使用智能手機，“萬物相聯”，從自動駕駛車到人工智能牙刷將構成幾乎1/3的數字宇宙，數量級的增長可謂司空見慣。

那么，那些必須長時間保存的數據又該怎么辦呢？比如建筑圖紙，如果樓房、橋梁、大壩、水渠等需要修理或翻新，在需要使用這些數據時，發現它們讀不出來，總不能敲開建筑物內部再測量一遍吧？

再比如，美國健康保險便利轉移和責任法案（HIPAA）規定，數字醫療記錄至少要保留7年，對少年患者要保留到他們21歲之后再繼續保留7年。一旦因為儲存介質失效，數據缺失，就會給保存機構帶來法律責任，甚至付出經濟賠償。

問題不止這些，“互聯網之父”溫頓·瑟夫曾提出這樣一個假設：我們創造的舊的文件格式不能用最新軟件來閱讀，因為不能總是保證新軟件能與過去匹配。因此長久下去的情況是，即便我們匯集了大量數字內容，我們可能都不會知道這些內容是什么。由于我們進入“數字黑暗時代”，隨著硬件和軟件過時，未來的人可能難以找到有關21世紀的任何記錄。

哈佛大學圖書館名譽圖書館員羅伯特·達頓說：“我們的文化無法承受災難性損失的風險，這一點上數字文本比印刷書更脆弱。”

儲存在玻璃里的信息可達到地球年齡的3倍

這些聽起來很可怕，所幸的是，人類的智慧和創造能力是無限的。

就在去年2月，英國南安普頓大學科學家開發出一種新的數據存儲技術，利用玻璃中的微型納米結構去編碼信息。基于這一技術，標準尺寸光碟能保存約360TB的數據，而在溫度高達190℃的環境中可維持長達138億年。這一時間與宇宙的歷史相仿，是地球年齡的3倍。

這一技術被稱作“五維數據存儲”，最初發表在2013年的一篇論文中。自那時以來，科學家仍在繼續對技術進行優化。目前，科學家計劃進一步推動這項技術的發展，甚至實現商用。

參與這項研究的研究生艾比德·帕特爾表示：“我們可以編碼任何信息，我們沒有局限，只要給我們文件，我們就能將文件錄入光碟。”

五維光碟能使用位于玻璃碟片內的微型物理結構，即用“納米格柵”保存信息，而通過讀取折射的激光可以表達5種數據狀態。這也是這種技術名稱的來源。利用激光技術，設備可以知道納米格柵的方向、激光折射的強度以及用X、Y、Z軸表示的空間中的位置。因此，相對于傳統光碟，五維光碟的數據存儲密度更大；藍光光碟可以保存128GB的數據，而五維光碟存儲的數據量可以達到藍光的近3000倍，即360TB。

由于玻璃是一種堅固的材料，只有很高的高溫才能導致玻璃熔化或變形，而玻璃又有著良好的化學穩定性，因此這種五維光碟能確保數據在非常長的時間里不會丟失。

對圖書館和博物館來說，五維數據存儲技術很有潛力。而科學家認為，這一技術也可以在不久的未來得到商用。盡管在這種光碟中記錄信息還需要用到成本高昂的實驗室激光設備，但光碟數據的讀取并不困難。南安普頓大學的團隊表示，類似DVD播放器的光碟讀取設備將在未來幾十年面市。

保存軟件和設備信息可考慮建數字博物館

再回到溫頓·瑟夫提出的“數字黑暗時代”，在信息能長期保存的情況下，如何使過去的信息被將來的人解讀？

1963年，飛利浦公司發明了盒式錄音磁帶，彼時，一盤90分鐘的錄音帶只能存儲700KB到1M大小的數據。1971年，IBM推出8英寸容量為81KB的磁盤。1980年飛利浦和索尼共同研制出了數字光盤。

但在今天，除非專門購買一個讀取設備，否則最常見的電腦也無法讀取上述儲存設備的信息，因為我們最為流行的移動存儲設備已經是U盤了。這不僅涉及硬件的問題，還有不斷更新的操作系統和那些被淘汰了的配套軟件。因此，可以設想一下，1000年以后的人類，面對我們今天使用的U盤或移動硬盤，可能就像一百年前的人們初次發現甲骨文一樣。

如何解決這個難題？那就是保存所有軟件和硬件，使它們永不過時，就好像博物館一樣。但這個博物館是數字形式的，放在云端的伺服器上。通過對內容、應用軟件和操作系統一起做一個快照，加上對其所運行機器的描述，然后長期保存。在漫長的時間中，這些快照還需要根據當時的技術環境，從一個云端移到另一個云端，方便任何需要者使用。

這看上去很復雜，不過，誰又能知道幾千年后的情景呢？也許再過幾年或幾十年，我們真的就能利用一片類似五維光碟的簡單玻璃保存文化、語言，以及人類的精華。這將提供給未來的文明，或是其他可能出現的一切。