中国科学家创新“DNA活字存储”技术 降低大数据存储成本
时间：2025-04-01 00:50
小编：小世评选
在当今信息爆炸的时代，数据存储需求急剧上升，传统存储方式已难以满足未来的发展需求。面对这一挑战，中国科学家来自中国科学院北京基因组研究所的研究团队，基于我国古代的活字印刷术，创新性地提出了一种“DNA活字存储”技术。这一研究成果以封面文章的形式发表于国际知名期刊《Advanced Science》，标志着生物存储技术的一次重要突破。
1. DNA存储的优势
DNA作为信息存储材料，其具有高度优势的特性。DNA存储的密度远远高于传统存储介质，能够达到现有存储能力的107倍，这意味着在同样的空间内可以存储更多的信息。DNA的保存寿命极为长久，若在低温环境下，其能稳定保存数百万年之久，大大优于传统硬盘和其他存储设备的使用寿命。DNA存储的能耗也较低，是一种环保的存储方案。
尽管DNA存储有诸多优势，目前的技术方案普遍采用类似“雕版印刷”的方式进行数据存储，这导致合成成本高，且过程耗时，限制了其在实际应用中的普及。
2. DNA活字存储的设计思路
为了解决以上问题，陈非研究团队与多家研究机构的研发团队合作，提出了“DNA活字存储”的设计思路。该方案的核心为“DNA活字”，这是一种由预制的20个核苷酸（nt）短双链DNA片段构成的模块，能够有效编码1字节的数据、地址或校验信息。每个DNA片段的两端设计有4 nt的粘性末端，这一特性使得这些片段能够通过一步多级酶连技术构建成DNA活字块。
研究团队还拓展了DNA活字存储的整合性，允许这些活字块通过转化入大肠杆菌的体内进行保存，这为后续的长期数据保存提供了便利。
3. 自动化流程与高通量打印机
在技术实现上，为了提高效率，团队开发了一款名为“毕昇一号”的高通量DNA活字喷墨打印机。该设备能自动化实现DNA存储的打印和写入，加快了数据存储的速度。通过此设备，研究团队成功地将文本、图片、音频，甚至视频等多种类型的计算机数据转化为可存储的DNA信息。
在初期的实验中，团队预计每个DNA活字可以打印多达10,000次，存储成本已经降至122美元/MB。这一成本显著低于目前已报道的其他DNA数据存储系统，从而使得DNA存储逐渐走向实用化。
4. 未来展望
DNA活字存储技术的成功实现，不仅为大数据存储提供了新的思路，也为未来的生物信息技术发展打下了坚实的基础。随着数据量的不断增加，传统存储方式亟待革新，DNA存储的高密度和长期保存特性是解决这个问题的有效方案。
展望未来，科研团队计划进一步优化DNA活字的设计和打印流程，以此降低生产成本并提高存储效率。未来的应用可能涉及到多个领域，如生物信息、历史文献的保护、大规模数据的归档等。随着基础研究的不断深入，DNA存储技术也将有望引入更多的创新，用于智能医疗、遗传信息的存储和分析、以及其他需求日益增长的领域。
5.
“DNA活字存储”的突破，不仅是科学界的一次创新实践，更是中国在全球科技竞争中占据一席之地的标志。随着技术的成熟和应用的推广，未来的数字化世界有望借助此项技术实现存储、处理和分析的全新方式。这一成果不仅展现了中国科学家的智慧与创造力，也为可持续未来的发展提供了新的方向。
