Trong bối cảnh nhu cầu lưu trữ dữ liệu ngày càng tăng và những hạn chế của các phương tiện truyền thống, công nghệ băng cassette DNA đã nổi lên như một giải pháp đột phá, kết hợp định dạng hoài cổ của băng cassette những năm 1980 với khả năng lưu trữ tiên tiến của DNA.
Khoa học đằng sau băng cassette DNA dựa trên khả năng lưu trữ vượt trội của DNA. Về lý thuyết, DNA trong một tế bào người có thể chứa khoảng 3,2 gigabyte dữ liệu. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam ở Trung Quốc đã phát triển một nguyên mẫu băng cassette DNA, được chế tạo từ hỗn hợp polyester-nylon và tích hợp các mẫu mã vạch. Các mẫu này phân chia băng thành hàng triệu phần nhỏ, hoạt động như các thư mục máy tính để hỗ trợ việc truy xuất dữ liệu chính xác. Quá trình lưu trữ dữ liệu bao gồm việc chuyển đổi thông tin kỹ thuật số thành trình tự DNA, trong đó bốn bazơ cơ bản của DNA—adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T)—được chuyển đổi thành mã tương tự hệ nhị phân mà máy tính sử dụng. Để bảo vệ các liên kết DNA khỏi sự suy thoái, băng được phủ một lớp tinh thể bảo vệ.
Một thí nghiệm chứng minh khái niệm đã thành công cho thấy tính khả thi của công nghệ bằng cách mã hóa một hình ảnh kỹ thuật số vào DNA và truy xuất nó từ băng. Một số nguyên mẫu băng cassette DNA có thể lưu trữ tới 36 petabyte dữ liệu, đủ để chứa mọi bài hát từng được ghi lại. Khả năng lưu trữ khổng lồ này, cùng với độ bền lý thuyết của DNA có thể kéo dài hàng nghìn năm, mang lại một giải pháp thay thế bền vững và hiệu quả cho các trung tâm dữ liệu. Theo một nghiên cứu năm 2023 của MIT, các trung tâm dữ liệu đã tiêu thụ 4,4% lượng điện năng của Hoa Kỳ, một con số dự kiến sẽ tăng lên khi AI ngày càng được tích hợp sâu rộng.
Tính đến tháng 9 năm 2025, các công nghệ lưu trữ DNA chủ yếu đang ở giai đoạn thử nghiệm khái niệm, với nhiều dự án thí điểm đang được tiến hành. Mặc dù lợi ích tiềm năng là rất lớn, những thách thức như chi phí cao và tốc độ đọc/ghi chậm vẫn còn tồn tại. Tuy nhiên, các tiến bộ liên tục trong tổng hợp và giải trình tự DNA đang liên tục giảm chi phí và cải thiện tính khả thi của công nghệ này. Các nhà nghiên cứu tại MIT đang nhắm tới việc giảm chi phí tổng hợp DNA xuống còn 0,0001 USD mỗi bazơ, với mục tiêu đạt khoảng 1 USD mỗi terabyte cho lưu trữ lưu trữ. Các nỗ lực nhằm cải thiện tốc độ cũng đang diễn ra, bao gồm việc sử dụng các thiết bị vi lỏng và công nghệ giải trình tự mới.
Sự phát triển của băng cassette DNA là một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết vấn đề lưu trữ dữ liệu ngày càng tăng. Khái niệm khai thác mật độ và độ bền vốn có của DNA, kết hợp với một định dạng vật lý quen thuộc và được phân đoạn như băng cassette, đặc biệt sáng tạo. Việc phân đoạn mã vạch để truy xuất chính xác là một yếu tố thiết kế thông minh giải quyết một thách thức chính trong lưu trữ dữ liệu DNA. Tác động tiềm năng đối với các trung tâm dữ liệu, đặc biệt là về tiêu thụ năng lượng và không gian, là rất đáng kể và có liên quan chặt chẽ đến bối cảnh công nghệ hiện tại. Mặc dù những hạn chế hiện tại về chi phí và tốc độ được ghi nhận, tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học cho thấy những rào cản này có thể được khắc phục.