原创 DNA存储,拯救人类数据危机的良方?

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原创 DNA存储,拯救人类数据危机的良方?

那么,现在在商业化上有哪些进展呢?

在2015年,微软公司和华盛顿大学合作发表了一个成果,采用定点读取信息,也就是给一个长长的DNA链里加入一些追踪标记。这些类似索引机制的标记,可以不用每次等测序完整DNA长链,就能选取合适的标记进行读取。

2018年,读取技术又实现突破,微软研发了“纳米孔”读取技术,让 DNA 介质列能挤过一个很小的纳米孔而读取其中每个 DNA 碱基。这一技术让大大缩小了读取设备的空间开支,一个手掌大小的 USB 设备就能进行读取,但读取速度在每秒几KB左右,可以说仍然相当慢。

2019年3月,微软团队在《自然》杂志发表一项新的进展,他们开发了世界上第一个自动DNA存储介质。相比较于手动操作进行DNA的合成和测序,能够自动化方式进行DNA编解码才是未来商业化的出路。

另外,关于DNA存储和读取时长以及成本的问题,一家2016年成立的美国初创公司Catalog也正试图尝试解决。

去年,Catalog将一共16G的维基百科英文版文本存储在了一个DNA分子上。他们使用了一台DNA书写器设备,以4Mbps的速度在DNA中记录这些数据。这意味着在一天内可以记录125GB,大约相当于高端手机可以存储的容量。这一速度已经是之前研究所存储速度的三倍。

目前,Catalog使用了由20到30个碱基对长预制合成DNA链,通过酶嵌套在一起,可以存储更多的数据。这些片段的排列就像英语使用26个字母一样,理论上可以创造出无数的组合。据Catalog估计,未来进行1MB数据DNA存储成本将不到0.001美分。

当然,如果未来这家创业公司真的能够将成本大幅降下来,那么确实有可能为DNA数据存储的商业化铺平道路。

在2019年,《科学美国人》与世界经济论坛联合发布的当年全球十大新兴技术中, DNA数据储存技术名列其中。

可以预见,磁存储和光存储方式在未来一段时间仍将占据数据存储方式的主流。不过,即使我们不会出现地球末日这种极端情况,因为近几年数据激增,人类也正面临数据存储空间不足的严峻问题。同时,数据存储需求激增,带来的是硅晶片使用量的激增,以及由此引发的环境污染问题、水资源和能源消耗等问题。

DNA存储技术的实现,一定程度将缓解传统存储的容量问题,并大幅减少电子元件和能源的消耗。

当然,在存取技术上和成本控制上,DNA存储为代表的碳基存储方式还有很长的道路要走,但随着商业化的进展,其规模普及速度也会加快。从数据存储的历史来看,存储媒介的变化是一个不断变化且加速的过程,DNA存储也应该成为我国关注和研究的技术方向。

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