面對信息大爆炸時(shí)代，DNA能否掀起下一次存儲革命？

　　二十世紀以來(lái)，我們的數據存儲方式從磁帶、軟盤(pán)和CD等介質(zhì)進(jìn)化到了能夠在無(wú)數微型晶體管中保存數據的精密半導體存儲芯片。

　　但是，人類(lèi)不斷增加的數據會(huì )對存儲方式帶來(lái)新的壓力，也將推動(dòng)存儲方式的持續變革，DNA或將在這一次變革中發(fā)揮重要作用。

　　1.信息大爆炸時(shí)代，何處安放數據?

　　在摩爾定律之下，我們已經(jīng)看到硅芯片存儲容量呈指數級增長(cháng)。然而，與此同時(shí)，人類(lèi)產(chǎn)生新的數字信息的速度同樣呈現出了爆發(fā)式增長(cháng)狀態(tài)。

　　截至2016年，數據用戶(hù)每天生產(chǎn)超過(guò)440億GB的數據。據IDC預測，到2025年，這一數字將超過(guò)4600億GB，而全球當年產(chǎn)生的數據總量將達到160 ZB(160萬(wàn)億GB)。

　　另?yè)A測，到2020年全球可能會(huì )有30億到50億的全球人口接入互聯(lián)網(wǎng)，這些新增的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)所產(chǎn)生的數據同樣會(huì )面臨大規模的增長(cháng)。

　　總之，我們或許很快就會(huì )生產(chǎn)出遠超我們存儲能力的更多數據。

　　雖然網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商與各大互聯(lián)網(wǎng)公司都將從新增的數據節點(diǎn)與流量中獲利巨大，但這也會(huì )對動(dòng)則數千萬(wàn)甚至上億美元的數據中心建設帶來(lái)顯著(zhù)壓力。

　　去年，僅美國就花費了200億美元用于新的數據中心建設，使數據中心建設的資本支出比2016年翻了一番。

　　此外，自然界中很少有純的存儲器級硅元素，而研究人員預測它將在2040年被耗盡。

　　隨著(zhù)利用DNA進(jìn)行數據存儲的新興技術(shù)的出現，這些問(wèn)題將會(huì )成為過(guò)去時(shí)。通過(guò)將數據編碼進(jìn)DNA的微小分子，在未來(lái)，我們可以將整個(gè)數據中心放入幾瓶DNA中。

　　2.什么是DNA存儲?

　　那么，什么是DNA存儲?

　　DNA是由四個(gè)堿基：腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鳥(niǎo)嘌呤(G)的雙螺旋鏈構建而成的。這些鏈一旦形成，就緊緊地折疊起來(lái)，形成非常密集、又節省空間的數據存儲器。

　　為了將數據文件編碼到這些堿基中，我們可以使用各種算法，將二進(jìn)制轉換為堿基核苷酸：也就是將0和1轉換為A、T、C、G，而“00”可以被編碼為A;“01”編碼為G，“10”編碼C，“11”編碼為T(mén)。

　　將數字編碼轉化為化學(xué)編碼，這就是DNA數據存儲最核心的奧秘。

　　一旦編碼，則可以通過(guò)具有特定堿基模式的合成DNA來(lái)存儲信息，最終被編碼的序列可存儲在具有保質(zhì)期長(cháng)達數千年甚至上萬(wàn)年的小瓶子里。而從理論極限上來(lái)看，一克DNA就能存儲2.15億GB的數據。