基于DNA的數(shù)字存儲受到關(guān)注

【現(xiàn)象】數(shù)字化時代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)安全成為熱點(diǎn)話題。研發(fā)高容量、高密度并且能夠承受極端環(huán)境條件的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，正成為研究前沿。不久前，《自然·生物技術(shù)》發(fā)布一項(xiàng)研究成果，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用“萬物DNA”特殊材料3D打印出來一只“兔子”，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的DNA存儲和傳遞。這項(xiàng)前瞻性研究，使得基于DNA的數(shù)字存儲技術(shù)再次受到各國研究者的關(guān)注。

互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得信息量呈指數(shù)增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)測算，全球數(shù)據(jù)信息總量將由2018年的30ZB增長至2025年的163ZB，該趨勢將很快超過現(xiàn)有硬盤等存儲介質(zhì)的承受能力。便攜式硬盤、USB閃存和集成電路等存儲體系已經(jīng)逐漸暴露出存儲期限短、數(shù)據(jù)易受環(huán)境因素影響等不足。正是在這樣的背景下，利用DNA存儲數(shù)據(jù)這一思路被提出來。

DNA是生物世界的信息存儲材料。作為已知最密集、穩(wěn)定的存儲介質(zhì)之一，DNA具有密度大、耗能低、無磨損和壽命長等潛在優(yōu)勢。當(dāng)前技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)NA進(jìn)行常規(guī)的測序、合成以及方便準(zhǔn)確的復(fù)制。倘若能夠把數(shù)據(jù)存儲在DNA的字母序列中，將把DNA變成一種新的信息技術(shù)形式。這意味著“一個邊長約1米的DNA立方體就完全可以滿足目前全世界一年的存儲需求”，將大大提高人類數(shù)據(jù)存儲的能力。

這并非研究人員的異想天開。事實(shí)上，基于DNA的數(shù)字存儲技術(shù)已經(jīng)有了深入的研究和多元的嘗試。早在2012年，哈佛大學(xué)研究人員就用DNA儲存了一本五萬字的圖書。歐洲生物信息研究所也用DNA儲存了莎士比亞的十四行詩。2016年，微軟研究院和華盛頓大學(xué)聯(lián)合將200MB數(shù)據(jù)存入DNA，同時，微軟已計(jì)劃于2020年在數(shù)據(jù)中心建立基于DNA的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。在研究的同時，一些企業(yè)也圍繞DNA存儲技術(shù)加緊推出商業(yè)服務(wù)。

正是因?yàn)镈NA存儲技術(shù)具有的廣闊前景，以及研發(fā)進(jìn)程不斷取得的突破，不少觀察者將其視為未來信息存儲的趨勢。不過就現(xiàn)階段而言，這一技術(shù)走向成熟還存在不少難題需要解決。從技術(shù)本身來說，如何在DNA存儲實(shí)現(xiàn)過程中提高生物實(shí)驗(yàn)的操作精度從而減少誤差，就是一個不小難題。而從應(yīng)用角度來看，成本高、時間效率低阻礙了這一技術(shù)的大規(guī)模使用。比如研究人員3D打印的“兔子”成本就很高，而從編碼到解碼則需要花費(fèi)幾十個小時。這些難題尚有待攻克。

從結(jié)繩記事到竹簡紙張，從計(jì)算機(jī)存儲到光盤刻錄，人類從未停止追求更加高效便捷的信息存儲方式，信息存儲方式的變革很大程度上也塑造著我們獲取信息和認(rèn)知世界的方式。DNA數(shù)字存儲是生物技術(shù)和信息處理技術(shù)共同發(fā)展的結(jié)果，有望伴隨著技術(shù)的發(fā)展不斷成熟。未來信息存儲方式或許還有重大突破和變革，但是這一技術(shù)已經(jīng)為我們打開了想象空間、提供了一種可能。