據(jù)雅虎金融消息稱，微軟在今日宣布了從舊金山的一家生物科技公司手上購買了1000萬個(gè)DNA長寡核苷酸分子的消息。而就在數(shù)天前，來自科技網(wǎng)站Computerworld的消息表明，微軟和華盛頓大學(xué)的研究人員聯(lián)合展示了以人工合成DNA作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)這一技術(shù)。
這一系列事實(shí)都證明了微軟正在對DNA存儲技術(shù)進(jìn)行深耕。由于DNA上的信息能夠保存一千至一萬年，因而DNA存儲技術(shù)優(yōu)于當(dāng)前存在的任何一種存儲技術(shù)。
那么，DNA存儲技術(shù)究竟是什么?與傳統(tǒng)的存儲技術(shù)相比，它具備哪些優(yōu)勢，存在哪些缺點(diǎn)?未來DNA存儲技術(shù)又是否能夠引領(lǐng)新的存儲時(shí)代的到來呢?
DNA存儲技術(shù)擁有諸多優(yōu)勢，優(yōu)于當(dāng)前的存儲技術(shù)
DNA存儲技術(shù)，即利用人工合成的脫氧核糖核酸(DNA)作為存儲介質(zhì)。具有高效、存儲量大、存儲時(shí)間長、易獲取且免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
DNA存儲技術(shù)是一項(xiàng)著眼于未來并且具有劃時(shí)代意義的存儲技術(shù)。DNA即為脫氧核糖核酸，它是由脫氧核糖核苷酸結(jié)合而成。這種雙螺旋結(jié)構(gòu)上有4個(gè)化學(xué)基因，也就是核堿基。DNA通過鳥嘌呤(C)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶(G)四種堿基的不同排列，存儲了生物體所有的遺傳信息。
DNA會(huì)按照特定的順序排列，組成遺傳信息，因而其最主要的作用是指導(dǎo)生物體的生長發(fā)育。DNA存儲技術(shù)的研究人員則利用這四個(gè)堿基的特性，開發(fā)并制定代碼，這些都完全有別于生物體所用的“語言”。
比如，當(dāng)需要復(fù)制一份計(jì)算機(jī)文件時(shí)，DNA的數(shù)字存儲系統(tǒng)會(huì)先將硬盤信息中的二進(jìn)制數(shù)翻譯成定制代碼，然后借助標(biāo)準(zhǔn)的DNA合成機(jī)器制造出相應(yīng)的堿基序列。此時(shí)的序列并非一個(gè)長分子，而是多個(gè)重復(fù)片段。每一個(gè)片段都會(huì)自帶一些索引細(xì)節(jié)，以便明確其自身在整體序列中所處的位置。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，即便某些片段遭到損毀，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。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，并當(dāng)即呈現(xiàn)在電腦屏幕上。
隨著科技信息時(shí)代的發(fā)展，人們對于各種數(shù)字及數(shù)據(jù)的需求都在成倍地?cái)U(kuò)張，因此我們需要尋求一種容量更大、安全性更高的數(shù)據(jù)存儲方式。DNA數(shù)據(jù)存儲技術(shù)完全能夠滿足對于數(shù)據(jù)存儲容量的要求，據(jù)微軟研究院估計(jì)，1立方毫米的DNA就能夠存儲一個(gè)exabyte(十億字節(jié))的數(shù)據(jù)。
作為數(shù)據(jù)的存儲媒介，DNA存儲技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就在于容量巨大。據(jù)悉，1克DNA的存儲容量在2PB(拍字節(jié))左右，這相當(dāng)于300萬張CD。
另外，保存時(shí)間長也是DNA存儲數(shù)據(jù)技術(shù)的另一大優(yōu)點(diǎn)。人工合成的DNA極其“長壽”，即便是在環(huán)境不好時(shí)，其半衰期也能夠超過500年。與之相比，現(xiàn)有的存儲技術(shù)就顯得較弱了，例如磁帶的保存時(shí)間是10至30年，硬盤的保存時(shí)間是3至5年。此外，DNA也不需要經(jīng)常維護(hù)。在讀取時(shí)，DNA存儲技術(shù)亦不會(huì)涉及兼容問題。
想要使DNA存儲技術(shù)得以真正實(shí)現(xiàn)，微軟需要大量資金的支持。微軟應(yīng)用程序Twist的內(nèi)部人員表示，它們已經(jīng)為此籌集到了1.31億美元的投資，其中包括來自比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)的資金。
如果DNA存儲技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，也就意味著我們可以用智能手機(jī)存儲更多的文字、圖片或視頻了。不過，這項(xiàng)技術(shù)也是存在著不少缺陷的。
DNA存儲技術(shù)亦存缺陷，但不影響其引領(lǐng)存儲新時(shí)代
任何事物都存在兩面性，DNA存儲技術(shù)也不例外?？傮w來看，目前的DNA存儲技術(shù)缺陷不少。
第一， DNA存儲技術(shù)成本高，現(xiàn)階段無法大規(guī)模普及
據(jù)歐洲生物信息研究所的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Nick Goldman透露，目前在DNA中進(jìn)行編碼時(shí)，每MB的數(shù)據(jù)成本為1.24萬美元，而讀取成本則在220美元左右。DNA存儲技術(shù)的高成本，使得它在實(shí)用階段初期的使用頻率不會(huì)很高。
第二，DNA容易受到外界因素或自身變化的影響，致使數(shù)據(jù)不穩(wěn)定
在2012年5月，斯坦福大學(xué)的研究人員成功將電腦文件編入了噬菌體的DNA片段，并在其中植入了大腸桿菌的DNA，從而實(shí)現(xiàn)了在活體細(xì)胞的DNA中對于數(shù)字信息的重復(fù)擦寫。
然而，這種方式的不足之處很多。
首先，細(xì)胞終究會(huì)死亡，而其中存儲的信息也會(huì)隨之消失。就算不死亡，細(xì)胞也會(huì)分裂、變異、復(fù)制，造成數(shù)據(jù)內(nèi)容的改變。
其次，作為遺傳信息的載體，DNA并不是以孤立的個(gè)體形式存在的。在細(xì)胞中，核DNA需要組蛋白的支撐，而基因的表達(dá)也少不了其他蛋白的參與。因此，DNA會(huì)很容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致其受到各種物理、化學(xué)等形式的損傷。這意味著，DNA存儲技術(shù)需要合適的生物環(huán)境的支持才能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此它很難適應(yīng)像硬盤那樣的信息存儲。
盡管DNA存儲技術(shù)仍存在許多缺陷，但這也并不影響它引領(lǐng)存儲新時(shí)代的到來。
在當(dāng)今的信息時(shí)代，存儲的容量對于人們來說是相當(dāng)重要的，而DNA存儲技術(shù)能夠輕松做到這一點(diǎn)。
Nick Goldman表示，歐洲生物信息研究所在幾不可見的微量DNA中，存儲了154首莎士比亞的十四行詩，一篇PDF的科學(xué)論文、一張JPG格式的照片以及馬丁·路德·金《我有一個(gè)夢想》演講中的26秒時(shí)長的片段，這些資料總共有739KB左右。
此外，DNA存儲技術(shù)的保密性也極強(qiáng)。DNA擁有多層空間結(jié)構(gòu)，用一般的方法無法破解其中的數(shù)據(jù)。
微軟表示，他們對DNA存儲技術(shù)的研究從去年秋天就已經(jīng)開始，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性也是相當(dāng)大的。
綜上所述，可以看到DNA存儲技術(shù)擁有著很多現(xiàn)有存儲技術(shù)所不具備的優(yōu)勢，但是由于處于起步階段，這項(xiàng)技術(shù)存在諸多缺陷，尚不能在短期之內(nèi)得到普及。不過，生物技術(shù)一旦與存儲技術(shù)相結(jié)合，存儲成本也會(huì)降低，DNA存儲技術(shù)將會(huì)對新的存儲時(shí)代的到來起到引領(lǐng)及重要的推動(dòng)作用。（來源|最極客 文|東方亦落）
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