你可能还没听过DNA储存技术,但微软打算三年内将其商用

2020-06-18 00:35浏览 : 458
你可能还没听过DNA储存技术,但微软打算三年内将其商用
REUTERS/Brian Snyder

本週,微软研究院的计算机网路架构师们跟媒体分享了他们的愿景。他们表示,希望在接下来的几年时间里,开始将资料储存到 DNA 序列中,并于 2020 年前将 DNA 储存系统投入到资料中心中使用。

儘管老式磁带看起来有些过时,但它仍然是目前最佳的资料储存方式之一,不仅价格便宜,而且可以有效保存资料长达 30 年。每卷磁带还可以容纳多达 1TB 的资料。

但考虑到过去两年产生的资料比之前人类历史上的资料总和还多,磁带恐怕难以在接下来的几十年里胜任资料储存的任务。

用 DNA 这种生物材料来备份大量资料听起来似乎有些奇怪,但其在极小空间中储存大量讯息的能力,早在 70 年前就已经得到了证实。

在 20 世纪 40 年代,物理学家埃尔温·薛丁格就曾提出了一个可装入非重複结构的遗传性编码脚本,他将这个非重複结构称作非週期性晶体。

他提出的理论启发詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在罗莎琳德·富兰克林的研究基础上,确定了 DNA 的双螺旋结构,引发了生命科学的革命性发展。

儘管核酸序列在细胞中记录资讯已有数十亿年历史,但在 IT 资料储存中的作用直到五年前才得到证明。当时哈佛大学的遗传学家将他的着作包括其中的插图编码进了不到 5500 万条 DNA 中。

从此,该技术迅速发展。据了解,如今科学家已经能够在一千克 DNA 中储存多达两亿一千五百万 GB 的资料了。

虽然核酸序列中的资料储存密度很高,但储存速度并不快,而且成本也不低。

去年,微软展示了其 DNA 资料储存技术。微软将约 200 MB 大小的 100 本文学经典一次性编码进了 DNA 中。据了解,整个过程耗资大约 80 万美元。也就是说,这项技术必须将成本压缩数千倍才能在市场上具备竞争力。

此外,资料的储存速度也很慢,只有大约 400 字节每秒。微软表示,必须将储存速度提高至 100 M/s,这项技术才有实用价值。

目前还不清楚微软是否找到了降低 DNA 储存成本以及提升储存速度的方法。但近年来已经出现了降低基因定序成本的新技术。因此,微软于 2020 年前将 DNA 储存技术商用的目标并非不切实际。

不过,即使微软的目标能够实现,这项技术也将仅限于特定的场景中,比如储存法律文档和医疗资料,而不会取代当前的主流储存方案。

但是我们完全可以大胆猜想,未来 DNA 资料储存技术将更加先进,而且可以应用到我们的日常生活当中。

虽然目前微软的 DNA 储存方案基于晶片,但不排除未来可能会利用到酶和细菌来实现。即使在细胞外,DNA 也有可能提供全新的计算方式,比如加速某些特定问题的资料运算,就算量子计算机在其他领域的作用。

不过目前来看,用 DNA 来解决实际问题,只会让问题变得更糟,因为还太贵、太慢。


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