全球存儲(chǔ)觀察|DNA存儲(chǔ)發(fā)展簡(jiǎn)史(技術(shù)風(fēng)云錄)
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每一次技術(shù)創(chuàng)新
都需要第一個(gè)吃螃蟹的人
堅(jiān)持再堅(jiān)持堅(jiān)持十年二十年冷板凳
甚至三十年，或更久……
我們看看DNA存儲(chǔ)發(fā)展的歷史
或許很驚訝
但或許會(huì)看到新的希望
【全球存儲(chǔ)觀察 ｜ 科技熱點(diǎn)關(guān)注】
我非常好奇｜為何法國(guó)人對(duì)DNA存儲(chǔ)有著濃厚興趣？
據(jù)外媒消息稱，法國(guó)初創(chuàng)公司Biomemory推出了商業(yè)化的DNA存儲(chǔ)產(chǎn)品，1KB存儲(chǔ)空間需要1000美元。這種DNA卡比標(biāo)準(zhǔn)硬盤貴了了不知道多少倍。1TB硬盤市場(chǎng)零售價(jià)也就幾百元人民幣，幾十美元而已。
預(yù)計(jì)到2030年Biomemory將實(shí)現(xiàn)EB級(jí)的DNA存儲(chǔ)“陣列”。
暢想未來，碳基和硅基將在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域并駕齊驅(qū)了么？
來仔細(xì)看看這個(gè)DNA存儲(chǔ)的消息，如下：
當(dāng)然，DNA存儲(chǔ)由于其高存儲(chǔ)密度與低能耗處理等特點(diǎn)，被視為一種極具潛力的存儲(chǔ)技術(shù)，成為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)增長(zhǎng)挑戰(zhàn)的新機(jī)遇。只是價(jià)格目前不容易普惠，DNA存儲(chǔ)的讀寫成本都不低。
所以，我們可以看到目前全球第一款DNA存儲(chǔ)商業(yè)化產(chǎn)品售價(jià)1Kb就要1000美元，約合人民幣8000多元。所以DNA存儲(chǔ)絕對(duì)昂貴，所以也絕對(duì)冷門。你看全球存儲(chǔ)界扛把子Dell EMC都從來木有碰過，全球愿意坐冷板凳善于基礎(chǔ)研究的IBM也么有碰過，其中的難，是真的難。
盡管如此貴，但法國(guó)這家初創(chuàng)公司創(chuàng)始人依然非常憧憬未來?，F(xiàn)在1KB要1000美元，2026年100PB，需要花150000美元，2030年1000PB+……業(yè)內(nèi)人士對(duì)此評(píng)論到，會(huì)不會(huì)希望越大失望越大。
但是技術(shù)進(jìn)步，確實(shí)需要令人難以置信的堅(jiān)持，真正的創(chuàng)新才會(huì)最終出現(xiàn)。
為此，Biomemory在DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面不斷取得重大進(jìn)展。對(duì)外透露消息說已經(jīng)開始建造專為數(shù)據(jù)中心中的合成DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的機(jī)器，第一個(gè)模型能夠自主操作，將于2026年首次亮相。更先進(jìn)的版本預(yù)計(jì)在2030年將超過EB級(jí)存儲(chǔ)。
最近，Biomemory推出了一款B2C產(chǎn)品，以展示其技術(shù)的能力和商業(yè)準(zhǔn)備。這一初始產(chǎn)品不僅證明了Biomemory的技術(shù)成熟度，而且還作為探索各種用例的橋梁。
當(dāng)前，Biomemory實(shí)驗(yàn)室規(guī)模擴(kuò)大了兩倍，吸引了新的人才，并在行業(yè)內(nèi)建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。
隨著Biomemory的首款產(chǎn)品DNA卡投放市場(chǎng)，證實(shí)了一個(gè)事實(shí)就是DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)本身正在迅速發(fā)展。
那對(duì)于DNA存儲(chǔ)的發(fā)展，你以為如何呢？
再看看國(guó)內(nèi)DNA存儲(chǔ)的發(fā)展消息，在2022年左右，天津大學(xué)元英進(jìn)院士帶領(lǐng)的合成生物學(xué)科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新DNA存儲(chǔ)算法，將十幅敦煌壁畫存入DNA中，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證壁畫信息在實(shí)驗(yàn)室常溫下可保存千年。這一算法支持DNA分子成為世界上最可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)之一，可以讓面臨老化破損危機(jī)的人類文化遺產(chǎn)信息保存千年萬年。只是在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，并未做產(chǎn)品商業(yè)化準(zhǔn)備。
從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化產(chǎn)品，這之間的距離，做產(chǎn)品的人應(yīng)該都深有體會(huì)。還有很長(zhǎng)一段路要走吧。
進(jìn)一步分析來看，有朋友非常斷定地說：存儲(chǔ)作為需求會(huì)永遠(yuǎn)存在，但是，這種需求的載體會(huì)不斷變化。
不過呀，更有興趣的朋友，不妨可以繼續(xù)讀讀下面有關(guān)DNA存儲(chǔ)發(fā)展歷史的三篇“老掉牙”文章。
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技術(shù)風(fēng)云錄｜基于DNA的存儲(chǔ)系統(tǒng)距離我們還有多遠(yuǎn)？
阿明 全球存儲(chǔ)觀察 2016-04-30
存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，以存儲(chǔ)介質(zhì)的發(fā)展所驅(qū)動(dòng)著，年復(fù)一年，再年復(fù)一年。EMBL-EBI成員、哈佛醫(yī)學(xué)院教授、著名遺傳學(xué)家George Church的團(tuán)隊(duì)一篇有關(guān)DNA存儲(chǔ)信息的論文，帶給了人類新的希望。
從磁帶、光盤、磁盤和閃存，每一種存儲(chǔ)介質(zhì)的出現(xiàn)都對(duì)存儲(chǔ)技術(shù)有著劃時(shí)代的意義，那么近年大家十分關(guān)注基于DNA的存儲(chǔ)到底距離我們還有多遠(yuǎn)呢？
首先我們先來摸清楚
DNA存儲(chǔ)的定義和概念
DNA存儲(chǔ)的原理是為核酸中的堿基賦予二進(jìn)制值，隨后通過微流體芯片對(duì)基因序列合成，從而使該序列與相關(guān)數(shù)據(jù)集相匹配。1立方毫米即可存儲(chǔ)704TB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于數(shù)百個(gè)硬盤的容量。
DNA存儲(chǔ)方式是采用DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上有4個(gè)核堿基，開發(fā)定制代碼，DNA數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)首先把硬盤信息中的二進(jìn)制數(shù)翻譯成定制代碼，然后借助標(biāo)準(zhǔn)DNA合成機(jī)器制造出相應(yīng)的堿基序列。
這一序列并非一個(gè)長(zhǎng)分子，而是多個(gè)重復(fù)片段，每一個(gè)片段攜帶一些索引細(xì)節(jié)，明確各自在整體序列中所處位置。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室用來讀取生物體DNA的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可以讀取信息，當(dāng)即呈現(xiàn)在電腦屏幕上。
可見，DNA存儲(chǔ)技術(shù)的與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)不同，傳統(tǒng)的電子存儲(chǔ)是基于0、1這兩個(gè)符號(hào)的組合，而DNA有A、T、C、G4個(gè)堿基，在編碼上就比傳統(tǒng)的二進(jìn)制存儲(chǔ)多了許多可能。
再看看DNA存儲(chǔ)發(fā)展歷史
實(shí)際上，DNA存儲(chǔ)與計(jì)算的研究已經(jīng)持續(xù)了近30年，來自《數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的未來：把宇宙寫進(jìn)DNA里》文章介紹說，早在1986年，麻省理工學(xué)院一位被稱為科學(xué)狂人的科學(xué)家Joe Davis就成功將5×7像素的圖片編碼到DNA中。
1994年 ，美國(guó)南加州大學(xué)教授雷納德·阿德勒曼（L.Adleman）博士在《科學(xué)》雜志上發(fā)表一篇題為《組合問題的生物電腦解決方案》的論文，首次提出分子計(jì)算機(jī)，即用DNA分子構(gòu)建電腦的設(shè)想。阿德勒曼指出，DNA電腦將采用其本身的“語言”，以四進(jìn)制系統(tǒng)來編碼，與“人工生命”的研究范疇將融合在一起。今后的工程技術(shù)人員應(yīng)該接受更加廣泛的科學(xué)教育，使自己成為“通才”，全面掌握數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)，才能做出更多的發(fā)明和創(chuàng)新。
2001年 ，以色列科學(xué)家成功研制成世界第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)，它的輸出、輸入和軟硬件全由在活性有機(jī)體中儲(chǔ)存和處理編碼信息的DNA分子組成。雖然該計(jì)算機(jī)不過一滴水大小，但這已顯示出未來DNA計(jì)算機(jī)的雛形。吉尼斯世界紀(jì)錄稱之為“最小的生物計(jì)算設(shè)備”。隨后幾年，以色列科學(xué)家對(duì)DNA計(jì)算機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)時(shí)的運(yùn)行速度已高達(dá)每秒330萬億次。
2004年 ，來自《南方周末》徐彬的文章報(bào)道說，中國(guó)上海交大Bio－X生命科學(xué)研究中心馮國(guó)鄞稱已在試管中完成了DNA計(jì)算機(jī)的雛形研制工作，論文發(fā)表在中國(guó)《科學(xué)通報(bào)》49卷第1期英文版上。
2007年 ，日本科學(xué)家成功使用細(xì)菌DNA儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
2011年 6月，深圳特區(qū)報(bào)報(bào)道稱，新加坡南洋理工大學(xué)舒建軍教授在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters ）發(fā)表了他的最新研究成果，稱他的團(tuán)隊(duì)提出了一種通過操縱DNA鏈能解決基于DNA計(jì)算的戰(zhàn)略分配問題。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，DNA分子用來存儲(chǔ)與計(jì)算目的相關(guān)的信息。當(dāng)前使用的計(jì)算機(jī)芯片都是硅計(jì)算依靠二進(jìn)制，即1和0。而通過DNA計(jì)算，除了1和0以外，你還可以做的更多。DNA由AGTC四種堿基組成，這可以形成更多的排列。DNA計(jì)算將有潛力處理模糊數(shù)據(jù)，超越數(shù)位數(shù)據(jù)。
2012年 ，臺(tái)灣國(guó)立清華大學(xué)和德國(guó)一研究所合作，用三文魚的DNA制造出單次寫入、多次讀取的存儲(chǔ)器。
但是，取得階段性實(shí)質(zhì)進(jìn)展的，卻是來自英國(guó)的一個(gè)EMBL-EBI的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)。歐洲生物信息研究所（EMBL-EBI）全稱EMBL - European Bioinformatics Institute，是一個(gè)非盈利性的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，致力于以信息學(xué)手段解答生命科學(xué)問題。EMBL-EBI建立于1994年，位于英國(guó)劍橋南部的維康信托基因園，是歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL，全稱EuropeanMolecular Biology Laboratory）的一部分。
2012年9月 ，歐洲生物信息研究所Ewan Birney和哈佛醫(yī)學(xué)院教授、著名遺傳學(xué)家George Church的團(tuán)隊(duì)在Science雜志上發(fā)表《Towards practical, high-capacity, low-maintenance information storage in synthesized DNA》即《邁向?qū)嵱酶咝艿捅ｐB(yǎng)的合成DNA存儲(chǔ)信息》文章表示，他們將一本5.34萬字的書籍、11張圖片和一段Java程序存進(jìn)了不到一沙克（億萬分之一克）DNA中！有人根據(jù)這個(gè)比例換算得出，1克DNA將能存儲(chǔ)700TB數(shù)據(jù)，相當(dāng)于1.4萬張藍(lán)光光盤，或233個(gè)3TB的硬盤。而George Church教授則表示：“今后，拇指大小的設(shè)備或許就能存下整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的信息。”
從EBI官方網(wǎng)站上可以查詢到，George Church也是EMBL-EBI的一員，并且還有聯(lián)系電話。
同樣在2013年，阿根廷科學(xué)家近日成功將該國(guó)國(guó)歌旋律以人工基因編碼形式植入某種細(xì)菌染色體中。
那么，按照George Church的做法，將二進(jìn)制信息翻譯成某個(gè)中間代碼，再通過微流體芯片對(duì)基因序列進(jìn)行合成，從而使該序列的位置與相關(guān)數(shù)據(jù)集相匹配，方便讀取。
George Church基于DNA存儲(chǔ)
到底如何實(shí)現(xiàn)呢？
來自東方早報(bào)的《存儲(chǔ)數(shù)碼信息的DNA》的文章給予了詳細(xì)介紹，這里摘錄如下：
首先， 把電子文件的二進(jìn)制碼（0，1）翻譯成三進(jìn)制碼（0，1，2）；然后，用由DNA四個(gè)堿基（分別以它們的學(xué)名首字母A、T、C、G代表）構(gòu)成的一套特定編碼和規(guī)則，將二進(jìn)制碼編譯成一個(gè)DNA碼序列。接著，以每25個(gè)堿基向后錯(cuò)位的方式，把這個(gè)DNA序列切割成若干個(gè)含100個(gè)堿基的等長(zhǎng)片段，直至整個(gè)序列的所有內(nèi)容都獲得四個(gè)副本（例如：1，2，3，4；2，3，4，1；3，4，1，2；4，1，2，3）。這樣一來，當(dāng)任何一個(gè)副本出錯(cuò)時(shí)，有另外三個(gè)副本可供參考認(rèn)證，可謂萬無一失。為了確定這些等長(zhǎng)片段在這個(gè)DNA序列中的準(zhǔn)確位置，George Church團(tuán)隊(duì)給它們各自的首尾加上了索引標(biāo)識(shí)。
用DNA編碼編好電子文件后，再用專門設(shè)備做DNA合成，信息寫錄就完成了。取用合成DNA中的信息時(shí)，先把合成DNA放入標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)試劑，然后用DNA測(cè)序儀，根據(jù)索引標(biāo)識(shí)，將各個(gè)片段依序粘接成原DNA碼序列，再譯回二進(jìn)制碼，形成電子文件，就大功告成了。George Church團(tuán)隊(duì)十分謹(jǐn)慎，在編碼設(shè)計(jì)中不惜繁瑣，引入多重防錯(cuò)檢錯(cuò)機(jī)制，為的是保證編輯和解讀復(fù)原達(dá)到零誤差。
編碼設(shè)計(jì)好之后 ，George Church團(tuán)隊(duì)用了五個(gè)不同類型的電子文件做測(cè)試：
一段26秒鐘長(zhǎng)的馬丁·路德·金《我有一個(gè)夢(mèng)想》演講錄音；
一篇關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的經(jīng)典學(xué)術(shù)論文的PDF文件；
莎士比亞十四行詩全篇，一張EBI大樓的彩色照片；
以及一段這次試驗(yàn)使用的軟件算法（Huffman編碼）。信息總量不大，約739千字節(jié)，著重檢驗(yàn)編碼對(duì)不同信息形式、內(nèi)容以及格式的適用能力。
DNA的存儲(chǔ)能力的確驚人，當(dāng)裝著這五個(gè)文件的合成DNA的試管送到George Church手中，他看了半天，竟然什么也沒找到。還是經(jīng)同事指點(diǎn)，才發(fā)現(xiàn)試管底部那顆灰塵般大小的DNA。
然后， George Church團(tuán)隊(duì)用DNA測(cè)序儀，把合成DNA中的信息復(fù)原為電子文件。結(jié)果令人振奮：它與原始電子文件的重合率為100％。不過這100％跟著一段有驚無險(xiǎn)的小插曲。在DNA測(cè)序時(shí)，PDF文件中的兩個(gè)25堿基小節(jié)不見了。
缺了它們，就會(huì)出現(xiàn)誤差，這是絕對(duì)不能容忍的。好在編碼為每個(gè)小節(jié)提供了四個(gè)副本，根據(jù)副本，編碼準(zhǔn)確地完成了復(fù)原任務(wù)。這次歪打正著，證明了該編碼防錯(cuò)的優(yōu)越性能。
還好，George Church團(tuán)隊(duì)很快找到了丟失的原因，George Church博士保證，只需稍微修改一下程序，類似問題以后不會(huì)再發(fā)生了。
George Church團(tuán)隊(duì)的論文精華解讀
《Towards practical, high-capacity, low-maintenance information storage in synthesized DNA》 的論文中有兩個(gè)圖可以值得研究一下。
一是DNA的數(shù)字信息編碼圖。
數(shù)字信息（a，藍(lán)色）部分，這里的三進(jìn)制數(shù)字的ASCII碼是莎士比亞十四行詩第18，采用Huffman編碼，轉(zhuǎn)化為（b，紅色）用五或六base-3編碼代替每個(gè)字節(jié)。這也是DNA編碼的轉(zhuǎn)換在硅片（c，綠色），由不同于之前使用過的三個(gè)核苷酸來替換，并確保沒有homopolymers同聚物生成。在此基礎(chǔ)上形成的大量的副本，產(chǎn)生四倍冗余（d，綠色，采用紫色的備用段反向補(bǔ)充增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性）。增加了索引DNA編碼（黃）的索引基因，也被編碼為不重復(fù)的DNA核苷酸。
二是，基于DNA的存儲(chǔ)的穩(wěn)定性和Scaling特性描述圖
從這個(gè)圖可以看出，圖a表示編碼效率情況，即針對(duì)存儲(chǔ)信息量增加時(shí)編碼效率和成本變化?！凛S表示被編碼的信息總數(shù)。標(biāo)注了常見的數(shù)據(jù)字節(jié)容量：
1MB\1GB\1TB\1PB\1EB\3ZB(2014年估計(jì)全球數(shù)據(jù)信息量)……。
黑色Y軸表示的編碼效率，測(cè)定合成堿可用于數(shù)據(jù)編碼的比例。藍(lán)色的曲線（Y軸從左向右）在當(dāng)前的綜合成本水平上，指出了相應(yīng)的編碼成本的影響。
圖b 表示誤差率情況，（Y軸）為每個(gè)恢復(fù)基的誤差率，作為測(cè)序覆蓋的函數(shù)。藍(lán)色曲線代表四個(gè)文件恢復(fù)，無需人工干預(yù)：當(dāng)原始讀取率≥2%時(shí)使用誤差為零。從我們的理論誤差率模型的Monte Carlo模擬得到的灰色曲線。橙色曲線代表watsoncrick.pdf文件，需要人工校正：最小可能的誤差率為0.0036%。那個(gè)盒子所在的區(qū)域顯示嵌入放大。
圖c 表示基于DNA的存儲(chǔ)成本的時(shí)間表。當(dāng)每10年數(shù)據(jù)發(fā)生改變，DNA存儲(chǔ)的成本效益不錯(cuò)；當(dāng)每5-10年數(shù)據(jù)發(fā)生改變，DNA存儲(chǔ)的成本效益表現(xiàn)才稍差一點(diǎn)；如果每5年甚至更頻繁的數(shù)據(jù)改變，磁帶的成本效益還是更佳一下。當(dāng)然了，有人也提到，倘若存儲(chǔ)500年的數(shù)據(jù)來計(jì)算的話，DNA成本效益就更明顯表現(xiàn)出來了。
George Church的論文指出，DNA作為存儲(chǔ)介質(zhì)，也有顯著的弱點(diǎn)。 一是成本過高。
George Church團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高得驚人：每一兆（MB，10的6次方）字節(jié)的存儲(chǔ)費(fèi)用是12,400美元，外加測(cè)序解讀220美元。這是常規(guī)磁帶存寫費(fèi)用的一百萬倍還多。所以，DNA存儲(chǔ)必須大大降低成本，才談得上實(shí)際應(yīng)用。二是信息寫讀耗時(shí)。數(shù)碼信息編入DNA目前只能由專門的DNA合成設(shè)備來做；而從DNA中取讀信息，重組復(fù)原為數(shù)碼文件，也很費(fèi)時(shí)。George Church團(tuán)隊(duì)用了整整兩個(gè)星期，才完成五個(gè)文件739千字節(jié)的復(fù)原。三是DNA介質(zhì)不能重復(fù)使用，寫錄完畢，一般來說不能修改，不能再用。
DNA存儲(chǔ)并非可以替代目前所有的磁帶存儲(chǔ)、光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或閃存存儲(chǔ)，而是為大家提供了一個(gè)針對(duì)用戶大規(guī)模的、長(zhǎng)期和不經(jīng)常訪問的數(shù)字歸檔的現(xiàn)實(shí)技術(shù)方向。比如存儲(chǔ)期五十年以上，且無需多次存取的信息，DNA介質(zhì)就很有競(jìng)爭(zhēng)力了。同時(shí)，“未來的DNA計(jì)算機(jī)在研究邏輯、破譯密碼、生物醫(yī)藥以及航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用將發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。”那么在DNA存儲(chǔ)和DNA計(jì)算兩個(gè)領(lǐng)域交叉發(fā)展推進(jìn)進(jìn)步的情況下，DNA在存儲(chǔ)與計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用相信在不久的將來會(huì)來到我們身邊。（阿明整理編輯）
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太扯了??！用DNA分子存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可保存長(zhǎng)達(dá)百萬年！
全球存儲(chǔ)觀察 2015-08-19
Dostorage8月19日轉(zhuǎn)發(fā)消息：據(jù)《獨(dú)立報(bào)》報(bào)道，ETH Z rich瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究所的科學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了使用DNA分子來存儲(chǔ)信息的方法，并提出了一個(gè)數(shù)學(xué)算法可以解碼DNA分子上的編碼信息。
當(dāng)該技術(shù)成熟應(yīng) 用后，大概一枚便士硬幣的28克（1盎司）左右的DNA分子，能夠存儲(chǔ)30萬TB的信息數(shù)據(jù)，并且保存長(zhǎng)達(dá)至少100萬年。而目前的存儲(chǔ)介質(zhì)最高保存期限大概為50年左右。
科研團(tuán)隊(duì)的Robert Grass博士“隨著DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)DNA中的信息編碼類似于計(jì)算機(jī)中采用的二進(jìn)制編碼，二進(jìn)制編碼由0和1組成，而DNA中的信息則由A、C、T、G4種核苷酸排列組成?！?/span>
科學(xué)家使用了一種機(jī)器合成包含數(shù)據(jù)信息的DNA分子，并將它們加熱至71 ，結(jié)果這些信息可以保存一周。這等同于在50 的環(huán)境下保存信息2000年。
目前商業(yè)化該方法還具有較大的難度，因?yàn)樯袥]有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式來生產(chǎn)這種DNA，另外能夠讀取DNA信息的驅(qū)動(dòng)器顯然也不經(jīng)濟(jì)。
而且目前科學(xué)家能夠讀取DNA分子中的整塊信息，但不能指向特定的DNA信息片段的數(shù)據(jù)塊，相當(dāng)于能夠讀取一個(gè)全文件，但無法定位讀取指定片段，這些都是目前面臨的問題。
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牛逼的DNA硬盤能夠讓存儲(chǔ)技術(shù)飛躍100年嗎？
全球存儲(chǔ)觀察 2015-07-24
Dostorage7月24日轉(zhuǎn)載消息：50年前，在仙童半導(dǎo)體公司任職的摩爾提出了著名的“摩爾定律”，指引了21世紀(jì)的一場(chǎng)偉大科技革命。
在這50年間，人類獲取、處理信息的能力，遵循著摩爾定律沖破天際，但隨之而來的一個(gè)問題也擺在了人類面前：這么多信息，我們?cè)撊绾芜M(jìn)行存儲(chǔ)？
事實(shí)上，這個(gè)問題自現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生以來便如鯁在喉。如今的教科書，更愿意把相關(guān)的解決方法統(tǒng)稱為“存儲(chǔ)技術(shù)”。
在計(jì)算技術(shù)騰飛的這幾十年，存儲(chǔ)技術(shù)一直是一個(gè)疲憊的追趕者——其首要原因便是物理限制。與中央處理器（CPU）的硅片介質(zhì)不同，現(xiàn)代的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一般以磁介質(zhì)為核心。
顧名思義，就是要通過磁介質(zhì)磁場(chǎng)行為的“記憶效應(yīng)”來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。這種存儲(chǔ)模式無論在尺寸上（數(shù)據(jù)密度）還是在使用壽命上（保存時(shí)間）都大打折扣。
我們現(xiàn)如今使用的機(jī)械硬盤、固態(tài)硬盤、USB閃存等，其預(yù)期壽命都在十年左右，而且個(gè)頭還不小，一旦數(shù)據(jù)丟失，造成的損失便無法彌補(bǔ)，維護(hù)的成本自然也相當(dāng)高昂。
近年來，一些存儲(chǔ)技術(shù)專家把目光投向了仿生學(xué)。他們論證道：生命是如此精細(xì)和復(fù)雜，為了能夠無誤地繁衍遺傳，哪怕是一條蚯蚓，它所攜帶的信息也足以寫滿一屋子硬盤。蚯蚓的小身軀到底如何存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)呢？答案便是DNA（脫氧核糖核酸）。
DNA是遺傳和基因編碼的基本結(jié)構(gòu)，其功能主要是半保留復(fù)制（延續(xù)生命）以及轉(zhuǎn)錄核糖核酸從而合成蛋白質(zhì)（實(shí)現(xiàn)生命功能）。
相比較磁介質(zhì)存儲(chǔ)的“傻大憨粗壽命不長(zhǎng)”，DNA存儲(chǔ)信息的能力極強(qiáng)——一湯匙DNA所攜帶的信息，可以存儲(chǔ)自人類文明出現(xiàn)以來所有的書籍影音；且由于它特殊的雙螺旋緊密結(jié)構(gòu)，物理化學(xué)特性穩(wěn)定，不易被破壞，低溫下可保存千百年不變質(zhì)。
可見，困擾存儲(chǔ)技術(shù)多年的問題答案，早就被“造物主”寫在了我們每個(gè)人的身體里。
DNA由四種含氮堿基——A、T、C和G互補(bǔ)配對(duì)構(gòu)成，科學(xué)家將數(shù)據(jù)編碼成二進(jìn)制的數(shù)字串，每遇到一個(gè)0，就在目標(biāo)DNA的尾巴上合成一個(gè)A—T堿基對(duì)；如果是1，就合成一個(gè)C—G堿基對(duì)。這樣一來，整部莎士比亞全集就可以被存儲(chǔ)在頭發(fā)絲大小的“DNA硬盤”中。
每次寫完數(shù)據(jù)，就把“DNA硬盤”放到低溫環(huán)境中保存。需要讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，只需對(duì)目標(biāo)DNA進(jìn)行測(cè)序，將堿基對(duì)還原成二進(jìn)制編碼，再完成解碼工作，就可以被人類“閱讀”了。
當(dāng)然，以目前的技術(shù)來看，“DNA硬盤”還有很多挑戰(zhàn)要突破，比如存儲(chǔ)（合成）成本太高、讀?。y(cè)序）速度較慢。
但是，利用DNA來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的確是存儲(chǔ)技術(shù)的一個(gè)光明的發(fā)展方向。
隨著仿生學(xué)的不斷進(jìn)步，用微如發(fā)絲的“DNA硬盤”存儲(chǔ)記錄人類文明的珍貴信息，將不再是一個(gè)久遠(yuǎn)的夢(mèng)想。（來源：人民日?qǐng)?bào)）
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