我國團隊研發(fā)全新DNA存儲系統(tǒng) 打開海量信息存儲新思路

小大

用微信掃描二維碼
分享至好友和朋友圈

關鍵詞：

2025-06-10 08:25:47 環(huán)球時報

天津大學應用數學中心吳華明教授團隊研發(fā)了一種全新的DNA存儲系統(tǒng)——HELIX，并成功實現(xiàn)了60MB的醫(yī)學影像圖片信息的存儲與恢復。這是我國科研人員在DNA存儲領域取得的新突破。此前，北京大學張成和錢瓏DNA存儲團隊提出了一種基于并行寫入策略的DNA存儲方法，利用分子活字印刷的方式，將大熊貓彩色照片存入表觀分子修飾中，實現(xiàn)了27.5萬比特的非傳統(tǒng)DNA存儲。

DNA存儲是一種利用人工合成的脫氧核糖核酸作為信息載體的新型存儲技術，具有密度大、耗能低、無磨損和壽命長等潛在優(yōu)勢。理論上，僅1克DNA就能存儲約1000萬小時的高清視頻數據，也許1公斤DNA便能裝下全世界的數據。DNA分子的雙螺旋結構和自組裝特性使其在甚小空間內也可以緊湊排列，承載極高密度的信息。此外，DNA的四種堿基排列組合變化無窮，可以編碼幾乎無限量的信息，使得DNA理論上具備比任何現(xiàn)有存儲設備更高的存儲容量。

DNA可以保存多久？最新答案是200萬年?？茖W家曾從格陵蘭島凍土中成功提取200萬年前的DNA序列，其中信息仍清晰可辨。DNA存儲不僅存得久，而且存得牢，若能有效避免水分與紫外線的影響，DNA可以在數十萬年內保持穩(wěn)定不變。更重要的是，DNA存儲額外耗能極低，理想保存環(huán)境與日常環(huán)境相差不大，在能源有限條件下實現(xiàn)數據長期保存方面具有明顯優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的DNA存儲方法首先是將數據進行編碼，將二進制數據按照設定好的編碼規(guī)則轉化為DNA序列；接下來通過合成DNA分子實現(xiàn)存儲的信息寫入，即按照編碼順序逐個加入堿基，以串行方式合成DNA鏈；最后是存儲與讀取過程。

面對數據量的爆炸式增長，傳統(tǒng)存儲方式面臨容量有限、維護成本高、設備壽命短等諸多挑戰(zhàn)，尋找新一代存儲介質迫在眉睫。2022年，我國“十四五”規(guī)劃將DNA存儲列為新興技術之一。當前，DNA存儲已形成以核心城市為引領、產學研聯(lián)動的多區(qū)域發(fā)展格局，北京、上海、天津、深圳等地均有布局。以北京市為例，今年北京將在未來信息、未來健康等六大領域持續(xù)發(fā)力，推動未來產業(yè)發(fā)展全面提速，其中包括DNA存儲等前沿方向。

DNA存儲的產業(yè)化落地還面臨許多挑戰(zhàn)，如成本高昂、讀寫速度慢、讀取環(huán)節(jié)準確率不高等問題。目前，合成2MB的DNA數據需要約7000美元，讀取數據需要約2000美元。此外，合成DNA時每添加一個堿基都需要多個操作環(huán)節(jié)，尚無法滿足日常簡單的實時數據存儲需求。因此，科研人員正在加快底層核心技術突破，研發(fā)新型DNA存儲技術，以期推動其產業(yè)化。例如，北大DNA存儲團隊提出的并行寫入策略DNA存儲方法，利用甲基修飾比特編碼信息，將信息并行打印在DNA分子上，為實現(xiàn)快速、低成本的大規(guī)模分子數據存儲奠定了基礎。

(責任編輯：zx0176)

關閉

我國團隊研發(fā)全新DNA存儲系統(tǒng) 打開海量信息存儲新思路

相關新聞

今日熱點

頻道熱點