DNA|新型数据存储仍待突破“最后一公里”( 二 )


因此,或许在不久的将来,AIE超分子水凝胶作为信息码材料存储的信息量能够和硬盘媲美 。
近年来,DNA存储技术领域也屡屡取得新进展 。不少科学家认为,从地球生命诞生至今,DNA已经进化到可以以极高的密度存储大量信息,“理论上一个装满DNA的咖啡杯就可以存储世界上所有的数据” 。作为存储介质,DNA稳定、存储密度高、耗费能量少等特点让其广受追捧 。
中国科学院化学研究所研究员宋延林认为,尽管DNA存储技术相关研究已经有些年头了,但离实际应用还有不小距离,目前的技术路线并不清楚 。
“DNA存储在理论上有很多优势,但它还有很多关键技术难题需要解决 。” 宋延林说,“无论传统的光、电、磁介质存储还是功能分子、DNA存储,一项能够实际应用的技术,除了存取密度、速度、使用寿命和安全性外,还要考虑其稳定性、方便性和成本 。”
产研合作加速产业化
“现在确实面临一个问题 。”杨戈说,“我们生活在一个信息化的社会,对数据的需求越来越多,产生的数据量越来越大 。比如,腾讯、阿里、字节跳动等信息技术公司,在能源价格低廉的偏远省区建了很多数据中心,但能源消耗仍然是个大问题 。而且,现在的主流存储方式都有其物理上的限制,人们迫切需要寻找新的存储技术 。”
杨戈介绍说,DNA存储技术用构成遗传密码的4种核苷酸(即腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶)将信息编码在DNA中 。其基本原理是一次写入、多次读出,是一种长期存储的技术 。目前DNA存储技术虽然有很多不同的实现方式,但基本的技术路线是一致的 。
借助现代生命科学领域的成熟技术,比如合成和测序等,DNA存储技术得到快速发展 。美国微软、因美纳等数据存储和生物技术公司还成立了DNA存储技术联盟,共同推动该技术的发展 。
杨戈认为,数据存储技术有很多种,单就DNA存储技术来说也有多种实现方式,将来谁做得比较好,谁可能就会闯出一条路来 。美国加入DNA存储技术联盟的公司和大学已经有三四十家,“从长远看,这有可能又会成为一项关键技术” 。
“DNA作为数据存储材料具有存储量大、存储密度高、存储周期长等优点 。”郭金宝说,“然而,该技术在当前面临的挑战还很大,如合成成本高、读取过程复杂等,并且其相关研究主要停留在实验室层面,距离真正的应用还有很长的路要走 。”
截至目前,我国在DNA存储上已经形成了一批队伍,中国科学院国家纳米科学中心、天津大学、南方科技大学等单位都有课题组在做相关研究 。
“我们目前在基础研究方面已经有了不错的积累,在纳米技术方面也走在了国际前列 。”杨戈说,“但在实验室里做出一个原理性的东西、发几篇论文,与投入实际应用还有很长一段距离,其中有很多复杂的工程问题需要解决 。下一步,希望能够成立技术联盟,通过研究机构和企业的合作,加速技术产业化 。”

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