前言：

　　DNA存儲了恐龍的生物信息，科技讓它重新表達。DNA存儲或許也可以像我們如今用的移動硬盤一樣進行現場即時存儲。

　　DNA存儲技術將有望成為下一代信息存儲技術。

　　DNA數據保存面臨“大”問題

　　在大自然里，DNA負責存儲遺傳信息。

　　單個人體細胞的平均直徑是5到200微米，這其中的DNA可以包含一個人全部的遺傳信息：30億對堿基。

　　大規模的基因組測序正在進行，隨之產生的數據規模快速增長。

　　存儲、壓縮這些數據是個麻煩事，現有的技術方案看起來不太行。

　　據估計：人類基因組需要高達2-40EB的存儲容量。

　　這可能超過一個世界級科技公司的云存儲量，全世界蘋果用戶存儲在谷歌云上的數據總量大約是8EB。

　　這8EB數據，每月存儲費需要2.18億美元。

　　DNA存儲原理其實很難理解

　　DNA由腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)4個堿基構成雙螺旋結構，可以保存生物體的遺傳信息。

　　DNA存儲遺傳信息的原理并不復雜，它由四種核苷酸A、T、G、C組成，彼此兩兩對應，組成雙螺旋結構。

　　在數字世界，所有的信息本質上是0和1組成的數據串。

　　想要DNA存儲數字信息，簡單理解，原就是將0和1的編碼序列轉換成核苷酸的序列。

　　DNA存儲的優勢在于密度大，大約在你眼前逗號這么大小，1立方毫米的DNA，就可以容納9TB(1TB=1024GB)的信息。

　　在自然界存在的DNA中，A和T，C與G兩兩配對，在一條DNA中，CG與AT的存在比例基本均勻，為50%左右。

　　也就是說，雖然DNA的存儲能力很強，但它們不得不以很多條短鏈的方式存在。

　　難以突破的結構性障礙

　　雖然DNA存儲具有較為明顯突出的優勢，政策、資本等也在全方位的支持，應用的前景廣闊，但商業化的進展仍然十分緩慢。

　　其最大屏障來自于其存儲技術本身。

　　DNA存儲數據的過程主要分為五個步驟：

　　①編碼——將數字信息編碼為DNA序列;

　　②合成——將序列融入實際的DNA分子;

　　③存儲——將合成的DNA片段保存在載體或細胞中;

　　④訪問——檢索和選擇性讀取序列信息;

　　⑤解碼——將測定的序列信息轉換回數字信息。

　　在整個存儲的過程中，編碼與合成是DNA存儲中較為關鍵和困難的環節。

　　總的來說，DNA存儲的各個環節都有較多的難關需要克服，DNA存儲真正意義上的走入商業市場。

　　DNA存儲試圖走向商業化道路

　　2020年微軟、西部數據和基因測序巨頭Illumina、DNA合成初創公司TwistBioscience等聯合成立了DNA數據存儲聯盟。

　　這是世界上第一個該領域的學術和產業鏈聯盟，這個聯盟希望制定技術和格式標準，最終建立一個可以通用的商業系統。

　　微軟研究院在2015年就成立了DNA存儲的項目，2021年微軟開發出首個納米級DNA存儲器，能夠在每個平方厘米的區域上，同時合成25X106(2650)條堿基序列。

　　這個新的技術把原來同時合成堿基序列的數字從個位提升到了千位。這個吞吐量，讓DNA合成速度變成了每秒兆字節(MB)。

　　進一步發展成為主流的存儲設備，還需要長時間的沉淀，才能讓DNA存儲技術有實質的進階。

　　DNA存儲在AI技術的加持下，其編碼的環節效率也獲得了極大地提升。

　　未來隨著納米技術與AI技術的加持，DNA存儲的技術也會一步步解除智識的限制禁錮，逐步升級，為存儲領域帶來質的飛躍。

　　DNA存儲的四大優勢

　　相比于目前我們常用的存儲介質，如U盤、光盤、硬盤等，DNA存儲具有一系列優勢。

　　①存儲密度高。每立方厘米的DNA分子可以存儲大約1EB的信息，這一密度是當前存儲密度最高的介質(閃存)的1000倍，是硬盤數據存儲密度的百萬倍。

　　②保存壽命長。從理論上來說，DNA數據在沒有特別人工干預的情況下至少能保存千年之久。

　　③維護成本低。存儲在DNA的數據，理論上來說通過低溫冷凍或者固態封存的手段，可以長時間存儲且幾乎不需要維護。

　　④DNA存儲所需要的占地也遠小于傳統存儲介質，并且還具備數據易復制、易攜帶、能在生物體內存儲等特點。

　　現階段至少需要解決的三大問題

　　①讀寫速度太慢：以目前的技術在合成DNA時，每添加一個堿基大約需要0.1秒鐘時間。保存一首高音質的MP3歌曲都需要差不多1個月時間。

　　②成本太高：目前合成2MB的DNA數據需要7000美元，讀取數據需要2000美元，如果以DNA形式存儲1GB大小的電影，編碼大約需要花費358萬美元。

　　③合成DNA的穩定性：合成DNA過程中產生的錯誤率對于要求確保100%真實性和完整性的數據存儲指標而言是致命的問題。

　　結尾：

　　但這項技術目前遠未成熟，或許離真正商用還需要20年，甚至更長。

　　或許有可能過程中碰到一個難以突破的技術瓶頸導致中途夭折;或許過程中出現另外一項更具革命性的存儲技術，比如量子存儲，形成降維打擊。

　　部分資料參考：極客公園：《你身體里的DNA，能存下整個宇宙的數據》，腦極體：《存儲新圖譜：DNA存儲的邊界與天地》