人民日報:數字存儲打開想象空間

沈 慎

2020年03月20日09:29  來源:人民網-人民日報
 
原標題:數字存儲打開想象空間(新知)

  【現象】數字化時代產生的海量數據,讓數據存儲與數據安全成為熱點話題。研發高容量、高密度並且能夠承受極端環境條件的數據存儲介質,正成為研究前沿。不久前,《自然·生物技術》發布一項研究成果,研究團隊運用“萬物DNA”特殊材料3D打印出來一隻“兔子”,實現了數據的DNA存儲和傳遞。這項前瞻性研究,使得基於DNA的數字存儲技術再次受到各國研究者的關注。

  【點評】

  互聯網和人工智能等信息技術的快速發展,使得信息量呈指數增長。據統計測算,全球數據信息總量將由2018年的30ZB增長至2025年的163ZB,該趨勢將很快超過現有硬盤等存儲介質的承受能力。便攜式硬盤、USB閃存和集成電路等存儲體系已經逐漸暴露出存儲期限短、數據易受環境因素影響等不足。正是在這樣的背景下,利用DNA存儲數據這一思路被提出來。

  DNA是生物世界的信息存儲材料。作為已知最密集、穩定的存儲介質之一,DNA具有密度大、耗能低、無磨損和壽命長等潛在優勢。當前技術已經能夠對DNA進行常規的測序、合成以及方便准確的復制。倘若能夠把數據存儲在DNA的字母序列中,將把DNA變成一種新的信息技術形式。這意味著“一個邊長約1米的DNA立方體就完全可以滿足目前全世界一年的存儲需求”,將大大提高人類數據存儲的能力。

  這並非研究人員的異想天開。事實上,基於DNA的數字存儲技術已經有了深入的研究和多元的嘗試。早在2012年,哈佛大學研究人員就用DNA儲存了一本五萬字的圖書。歐洲生物信息研究所也用DNA儲存了莎士比亞的十四行詩。2016年,微軟研究院和華盛頓大學聯合將200MB數據存入DNA,同時,微軟已計劃於2020年在數據中心建立基於DNA的數據存儲系統。在研究的同時,一些企業也圍繞DNA存儲技術加緊推出商業服務。

  正是因為DNA存儲技術具有的廣闊前景,以及研發進程不斷取得的突破,不少觀察者將其視為未來信息存儲的趨勢。不過就現階段而言,這一技術走向成熟還存在不少難題需要解決。從技術本身來說,如何在DNA存儲實現過程中提高生物實驗的操作精度從而減少誤差,就是一個不小難題。而從應用角度來看,成本高、時間效率低阻礙了這一技術的大規模使用。比如研究人員3D打印的“兔子”成本就很高,而從編碼到解碼則需要花費幾十個小時。這些難題尚有待攻克。

  從結繩記事到竹簡紙張,從計算機存儲到光盤刻錄,人類從未停止追求更加高效便捷的信息存儲方式,信息存儲方式的變革很大程度上也塑造著我們獲取信息和認知世界的方式。DNA數字存儲是生物技術和信息處理技術共同發展的結果,有望伴隨著技術的發展不斷成熟。未來信息存儲方式或許還有重大突破和變革,但是這一技術已經為我們打開了想象空間、提供了一種可能。

(責編:趙光霞、宋心蕊)

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