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数字存储打开想象空间(新知)

来源:人民网

作者:沈 慎

2020-03-20 10:18:03

【现象】数字化时代产生的海量数据,让数据存储与数据安全成为热点话题。研发高容量、高密度并且能够承受极端环境条件的数据存储介质,正成为研究前沿。不久前,《自然·生物技术》发布一项研究成果,研究团队运用“万物DNA”特殊材料3D打印出来一只“兔子”,实现了数据的DNA存储和传递。这项前瞻性研究,使得基于DNA的数字存储技术再次受到各国研究者的关注。

【点评】

互联网和人工智能等信息技术的快速发展,使得信息量呈指数增长。据统计测算,全球数据信息总量将由2018年的30ZB增长至2025年的163ZB,该趋势将很快超过现有硬盘等存储介质的承受能力。便携式硬盘、USB闪存和集成电路等存储体系已经逐渐暴露出存储期限短、数据易受环境因素影响等不足。正是在这样的背景下,利用DNA存储数据这一思路被提出来。

DNA是生物世界的信息存储材料。作为已知最密集、稳定的存储介质之一,DNA具有密度大、耗能低、无磨损和寿命长等潜在优势。当前技术已经能够对DNA进行常规的测序、合成以及方便准确的复制。倘若能够把数据存储在DNA的字母序列中,将把DNA变成一种新的信息技术形式。这意味着“一个边长约1米的DNA立方体就完全可以满足目前全世界一年的存储需求”,将大大提高人类数据存储的能力。

这并非研究人员的异想天开。事实上,基于DNA的数字存储技术已经有了深入的研究和多元的尝试。早在2012年,哈佛大学研究人员就用DNA储存了一本五万字的图书。欧洲生物信息研究所也用DNA储存了莎士比亚的十四行诗。2016年,微软研究院和华盛顿大学联合将200MB数据存入DNA,同时,微软已计划于2020年在数据中心建立基于DNA的数据存储系统。在研究的同时,一些企业也围绕DNA存储技术加紧推出商业服务。

正是因为DNA存储技术具有的广阔前景,以及研发进程不断取得的突破,不少观察者将其视为未来信息存储的趋势。不过就现阶段而言,这一技术走向成熟还存在不少难题需要解决。从技术本身来说,如何在DNA存储实现过程中提高生物实验的操作精度从而减少误差,就是一个不小难题。而从应用角度来看,成本高、时间效率低阻碍了这一技术的大规模使用。比如研究人员3D打印的“兔子”成本就很高,而从编码到解码则需要花费几十个小时。这些难题尚有待攻克。

从结绳记事到竹简纸张,从计算机存储到光盘刻录,人类从未停止追求更加高效便捷的信息存储方式,信息存储方式的变革很大程度上也塑造着我们获取信息和认知世界的方式。DNA数字存储是生物技术和信息处理技术共同发展的结果,有望伴随着技术的发展不断成熟。未来信息存储方式或许还有重大突破和变革,但是这一技术已经为我们打开了想象空间、提供了一种可能。

[责任编辑:杨凡、韩静茹]

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