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重大进展!微软DNA存储突破 取代硬盘磁带

2019/5/14 1:14:20 dengxiaojin.com.cn

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北京时间 7 月 8 日午间消息,微软本周宣布,利用 DNA 存储技术完成了约 200MB 数据的保存,其中包括《战争与和平》,以及 99 部经典文学作品。

此前已有研究人员证明,数据可以被保存在 DNA 之中。不过微软表示,此前并没有任何研究者能一次性向 DNA 写入如此多数据。

微软该项目首席研究员卡林·施特劳斯(Karin Strauss)表示,DNA 是一种优良的存储介质。相对于传统存储技术,DNA 存储能带来更高的存储密度。华盛顿大学也参与了这一研究项目。目前,这项技术成本昂贵,操作复杂。不过,微软希望借力生物科技行业的研究成果。由于生物技术的进步,近期 DNA 读写工具的成本正在下降。DNA 被认为是磁带的替代选择,后者是目前用于长期存储的标准介质。

施特劳斯表示:“微软希望看看,我们能否开发出基于 DNA 的端到端系统去保存信息。这样的系统将是自动化的,并且可用于企业。”她表示,微软开展这一项目的动机在于,当前的电子存储设备发展速度赶不上数据量的增长。“如果你关注当前的项目,那么可以看到,我们无法在期望的成本内保存所有信息。”

IDC 预计,到明年,全球范围内保存的数字化数据将达到 16 万亿 GB,其中大部分位于大型数据中心。施特劳斯估计,一个鞋盒那么多的 DNA 就足以保存 100 个大型数据中心的数据。

管底粉红色物质即 DNA,少量 DNA 即可存储大量数据
管底粉红色物质即 DNA,少量 DNA 即可存储大量数据

DNA 也有着很好的耐久性,尤其是在干燥寒冷的情况下。今年 3 月,有研究人员宣布,已部分重建了古人类基因。这些古人类的骨骼保存在西班牙一处洞穴里已有超过 40 万年历史。作为对比,磁带保存数据只有几十年时间,随后就会老化。

将数据保存在 DNA 之中需要将 0 和 1 数据转换为 4 种核苷酸,即碱基组成的序列。2012 年,哈佛大学分子生物学家乔治·切奇(George Church)向 DNA 中写入了一本 5 万个单词、数据量不到 1MB 的书,随后将其印刷在比花粉粒还小的玻璃芯片上。今年,切奇又报告称,已实现了 22MB 数据的 DNA 编码。

微软此次则宣布,已成功向数百万 DNA 写入了 10 倍于此前的数据量。每个 DNA 包括 150 个碱基。

加州大学伯克利分校博士后研究员雷因哈德·赫科尔(Reinhard Heckel)也在研究利用 DNA 去存储数据。他表示,微软的成功令人关注。不过,阻碍 DNA 存储技术大规模使用的障碍主要是成本,因为制作订制的 DNA 分子成本高昂。“如果希望人们接受这一技术,那么你需要这项技术的成本低于磁带。这很难。”

微软并未披露此次 DNA 数据存储项目耗费的成本,这其中用到了约 15 亿个碱基。负责合成这些 DNA 的 Twist Bioscience 通常每碱基价格为 10 美分。商用合成技术的成本最低可以达到每碱基 0.04 美分。读取 100 万碱基的成本约为 1 美分。

施特劳斯相信,读写 DNA 的成本未来几年将会大幅下降。她表示,已有证据表明,这一成本的下降比过去 50 年中晶体管制造成本降低的降速更快,而晶体管成本的下降是计算技术创新的动力。

2007 年,对人类基因组的测序耗资约 1000 万美元,但到 2015 年这一成本已下降至 1000 美元。


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