中国科学家突破性DNA磁带技术,开启海量数据存储新纪元

编辑者: Katia Remezova Cath

中国科学家研发出一种创新的DNA磁带数据存储技术,该技术结合了DNA的高密度和卓越耐久性与磁带的易用性,有望彻底改变海量信息的存储和管理方式,为解决全球数据存储危机提供了一个潜在的解决方案。

这项技术将数字数据转化为由腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种碱基组成的DNA序列。这些序列被精确地印制在一种由聚酯和尼龙混合制成的磁带上,并覆以一层晶体保护层,以确保数据的长期稳定。每卷磁带都如同一个微型图书馆,包含数百万个DNA片段,这些片段如同数字文件夹,使得快速访问特定文件成为可能,而无需扫描整个存储介质。

DNA存储技术的核心优势在于其无与伦比的存储密度和耐久性。据估计,一条100米的DNA磁带理论上可存储高达36 PB(拍字节)的数据,这相当于超过30亿首MP3歌曲,远超当前最先进的硬盘技术。更重要的是,DNA作为一种存储介质,可以在无需电力的情况下保存数据长达数千年,这极大地降低了数据中心的能耗和维护成本。此外,DNA对湿度和磁场具有天然的抵抗力,确保了信息的完整性。

该技术的研究成果已发表在《科学进展》杂志上,并成功进行了概念验证,将一张数字图像成功记录并从DNA磁带中准确读取。这一成就证明了该方法在快速存储和检索大规模数据方面的可行性。该技术由中国南方科技大学和上海交通大学等机构的研究人员共同开发,是全球生物存储领域研究浪潮中的重要一环。包括微软、Illumina和GenScript在内的多家国际公司也在积极探索DNA存储技术,以应对日益增长的数据存储需求。

尽管这项技术展现了巨大的潜力,但其广泛应用仍面临一些挑战。目前,DNA的合成和读取成本仍然相对较高,尽管生物技术领域的进步有望逐步降低这些成本。同时,DNA存储的读写速度仍慢于传统的硬盘或固态硬盘,这限制了其在需要即时数据访问的应用中的使用,更适合作为档案存储解决方案。此外,建立行业标准以确保不同制造商和平台之间的互操作性也是未来发展的重要课题。

尽管存在挑战,DNA磁带技术在数据存储领域的应用前景依然广阔。它有望为国家档案馆、研究机构、甚至太空探索任务提供革命性的存储解决方案,实现数据的超长期、高密度保存。这项技术不仅是对传统存储方式的颠覆,更是对人类信息文明传承方式的一次深刻革新,预示着一个更高效、更可持续的数据存储时代的到来。

来源

  • WWWhat's new

  • Science Advances

  • Revista Pesquisa Fapesp

  • El Tiempo

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