陳根：DNA存儲數據，是否可行？_風聞

文/陳根

隨着互聯網、物聯網以及各類智能設施的發展，人類已經進入了一個數據呈爆炸式增長的時代。統計顯示，目前全世界每天產生的郵件、照片、推文、視頻等數字文件超過 250 萬 Gb，全世界總數字文件高達 10 萬億 Gb。

這些數據大多被保存在數據中心裏。一個存儲量為 10 億 Gb 的大型數據中心，佔地可達數個足球場，建設和維護成本高達 10 億美元。也就是説，光是儲存這些海量數據，就需要花費巨大的空間及金錢成本。

巨大的消耗使得人類開始尋求新的方式，基於DNA的數據存儲似乎是個“潛力股”。因為與其他大多數媒介相比，DNA提供了驚人的數據存儲密度，而且相比傳統數據存儲，它具有高度穩定性**，即DNA分子半衰期超過500年，低温條件下保存可達上千****年。**

但DNA存儲並非沒有缺點。用當前的方法檢索數據不僅速度慢，且如果訪問次數太多，就必須以某種方式恢復它，這有可能導致引入錯誤。

針對這一問題，近日，麻省理工學院和Broad研究所找到了一個解決方案。其團隊創建了一個基於DNA的圖像存儲系統，它介於文件系統和元數據的數據庫之間，實現了 DNA 數據的快速準確檢索識別。

具體來説，該技術首先將每個 DNA 文件封裝到一個直徑 6 微米的二氧化硅顆粒中，每個顆粒最高容量可達 1Gb，同時每個二氧化硅顆粒都被標記上與文件內容相關的 DNA 單鏈條形碼。

接下來，研究團隊為了驗證上述方法的可行性，將獅子、老虎、貓、狗、香蕉、飛機等等 20 個不同的圖像編碼到大約 3000 個核苷酸長度的 DNA 片段中，每個文件都標有與“貓”或“飛機”等標籤相對應的條形碼。

當研究人員想要提取特定圖像時，只需添加與他們正在尋找的標籤相對應的引物，就能快速找到對應的文件。另外，引物用熒光或磁性粒子標記，便於從樣本中讀取和識別匹配信息，這種方法允許人們自主刪除所需的文件，而不會損壞其他 DNA 文件。

同時，研究人員使用了來自哈佛醫學院 Stephen Elledge 教授開發的 100000 個序列庫中的單鏈 DNA 序列，每個序列長約 25 個核苷酸。如果在每個 DNA 文件上放置兩個這樣的標籤，可以對 100 億個不同的文件進行唯一不重複標記，如果每個文件上有四個標籤，則可以唯一不重複標記 1 萬億億個不同的文件。

但是該方法檢索數據速度速度較慢，且由於技術限制，目前只適合存儲“冷”數據，也就是一些不常訪問的數據。

不過總的來説，該研究突破了 DNA 存儲技術的瓶頸，未來，隨着DNA作為存儲介質成本的下降，以及人類基因測序和相關技術的發展，或許DNA可以替代傳統的硅基存儲，成為新的數據存儲方式。