你可能還沒聽過 DNA 儲存技術,但微軟打算三年內將其商用

微軟研究院表示,希望在接下來的幾年時間裡,開始將資料儲存到 DNA 序列中,並於 2020 年前將 DNA 儲存系統投入到資料中心中使用。
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REUTERS/Brian Snyder
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本週,微軟研究院的計算機網路架構師們跟媒體分享了他們的願景。他們表示,希望在接下來的幾年時間裡,開始將資料儲存到 DNA 序列中,並於 2020 年前將 DNA 儲存系統投入到資料中心中使用。

儘管老式磁帶看起來有些過時,但它仍然是目前最佳的資料儲存方式之一,不僅價格便宜,而且可以有效保存資料長達 30 年。每卷磁帶還可以容納多達 1TB 的資料。

但考慮到過去兩年產生的資料比之前人類歷史上的資料總和還多,磁帶恐怕難以在接下來的幾十年裡勝任資料儲存的任務。

用 DNA 這種生物材料來備份大量資料聽起來似乎有些奇怪,但其在極小空間中儲存大量訊息的能力,早在 70 年前就已經得到了證實。

在 20 世紀 40 年代,物理學家埃爾溫·薛丁格就曾提出了一個可裝入非重複結構的遺傳性編碼腳本,他將這個非重複結構稱作非週期性晶體。

他提出的理論啟發詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在羅莎琳德·富蘭克林的研究基礎上,確定了 DNA 的雙螺旋結構,引發了生命科學的革命性發展。

儘管核酸序列在細胞中記錄資訊已有數十億年歷史,但在 IT 資料儲存中的作用直到五年前才得到證明。當時哈佛大學的遺傳學家將他的著作包括其中的插圖編碼進了不到 5500 萬條 DNA 中。

從此,該技術迅速發展。據了解,如今科學家已經能夠在一千克 DNA 中儲存多達兩億一千五百萬 GB 的資料了。

雖然核酸序列中的資料儲存密度很高,但儲存速度並不快,而且成本也不低。

去年,微軟展示了其 DNA 資料儲存技術。微軟將約 200 MB 大小的 100 本文學經典一次性編碼進了 DNA 中。據了解,整個過程耗資大約 80 萬美元。也就是說,這項技術必須將成本壓縮數千倍才能在市場上具備競爭力。

此外,資料的儲存速度也很慢,只有大約 400 字節每秒。微軟表示,必須將儲存速度提高至 100 M/s,這項技術才有實用價值。

目前還不清楚微軟是否找到了降低 DNA 儲存成本以及提升儲存速度的方法。但近年來已經出現了降低基因定序成本的新技術。因此,微軟於 2020 年前將 DNA 儲存技術商用的目標並非不切實際。

不過,即使微軟的目標能夠實現,這項技術也將僅限於特定的場景中,比如儲存法律文檔和醫療資料,而不會取代當前的主流儲存方案。

但是我們完全可以大膽猜想,未來 DNA 資料儲存技術將更加先進,而且可以應用到我們的日常生活當中。

雖然目前微軟的 DNA 儲存方案基於晶片,但不排除未來可能會利用到酶和細菌來實現。即使在細胞外,DNA 也有可能提供全新的計算方式,比如加速某些特定問題的資料運算,就算量子計算機在其他領域的作用。

不過目前來看,用 DNA 來解決實際問題,只會讓問題變得更糟,因為還太貴、太慢。