DNA数据存储可能听起来很有未来感但它就在眼前

随着全球生成的数据量继续以惊人的速度增长，研究人员正在寻找能够容纳所有数据的超密集和超耐用存储技术。例如，微软正在研究使用激光将数据蚀刻到石英玻璃中或以全息图形式将信息存储在晶体内的可能性。磁带存储领域的新发展，目前档案用例的主要选择，也很有希望。

然而，一种新的存储介质似乎具有所有必要的属性：脱氧核糖核酸或DNA。研究人员发现，一克 DNA 能够存储 215 PB (220,000 TB) 的数据。

为了进一步了解使 DNA 存储成为商业现实的工作，TechRadar Pro与去年由微软、西部数据、Twist Bioscience 和 Ilumina 成立的 DNA 数据存储联盟进行了交谈。

该联盟的成立旨在提高对新兴存储技术的认识，并建立一套行业可以建立的标准和规范。

DNA 数据存储是在合成的 DNA(脱氧核糖核酸)链上编码和解码二进制数据的过程。DNA 有几个独特的属性，包括密度，它基本上可以免费复制，代码将始终可读，并且由于使用寿命长，随着时间的推移，拥有成本将降低。此外，与当今的数字存储相比，它可以显着节省能源成本。

多年来，传统存储解决方案得到了广泛的扩展，但支持当今主流档案存储解决方案的磁介质(HDD 和磁带)的面积密度正在放缓，并且图书馆的规模变得越来越笨拙。简而言之，数据增长速度超过了当今存储解决方案的可扩展性。行业需要一种更密集、更耐用、更可持续且更具成本效益的新存储介质，以应对归档数据的预期未来增长。

为了在 DNA 中存储数据，原始(二进制)数字数据被编码(从 1 和 0 映射到 DNA 碱基序列，ACGT)，然后写入(使用化学/生物过程合成)并存储。当再次需要存储的数据时，读取 DNA 分子(按顺序显示每个单独的 ACG 或 T)并解码(从 DNA 碱基重新映射回 1 和 0)。

寡核苷酸(DNA 的短片段)合成和测序错误可能引入的数据准确性存在一些担忧。然而，与必须完美的医疗保健寡核苷酸合成不同，由于当今存储中通常使用的纠错算法，DNA 存储可以容忍错误。DNA 数据存储先驱已经在致力于改进编码/纠错算法，这将降低这种风险并准确恢复数据。此外，成本、速度、物流和其他挑战仍然是数据中心采用该技术的障碍。

DNA 数据存储联盟由 Illumina、Microsoft Research、Twist Bioscience 和 Western Digital 组成。我们的使命是创建和促进基于人造 DNA 作为数据存储介质的可互操作的存储生态系统。我们最初的目标是教育公众并提高对这种新兴技术的认识。此外，随着商业上可行的 DNA 数据存储的方法和工具得到更好的理解和更广泛的应用，联盟将考虑创建规范和标准(例如，编码、物理接口、保留、文件系统)以促进可互操作的基于 DNA 数据存储的解决方案，补充现有的存储层次结构。

DNA 存储可能对数据中心行业产生什么影响?

除了显着减少每隔几年迁移数据的需要之外，DNA 是一种在功率、空间和可持续性方面本质上对环境友好的介质。当它被用作数据中心的主要档案存储介质时，它有可能改变数据中心的规模和总拥有成本，并且与传统档案存储技术相比，它对地球资源的负担显着降低。

DNA 存储需要克服的主要障碍是什么?

DNA合成和测序成本仍然相对较高，与目前使用的HDD或磁带等档案存储介质相比，需要大幅降低成本才能大规模采用DNA数据存储。此外，为这种新的存储媒体市场做好准备的教育和建立信任也将是至关重要的，这就是 DNA 数据存储联盟成立的原因。

有哪些最新的研发创新使 DNA 存储更接近现实?

由于 Twist Bioscience 将 DNA 合成过程小型化，成本继续下降。其他公司正在寻求替代 DNA 合成方法，这两种方法都可以实现大规模并行合成并降低成本。NGS 的成本和吞吐量也在不断提高，这使得 DNA 数据检索更有前景。此外，编解码算法的开发也取得了成功。

我们正在处理什么样的时间表?

DNA 数据存储将在中期提供。要使其成为现实，还有更多的工作要做，并且有很大的前进动力。DNA 数据存储的早期采用者可能是拥有一次写入、永不读取 (WORN) 或一次写入、如果有过则很少读取 (WORSE) 数据的应用程序。随着技术的发展并在社区内获得认可，市场将扩大和发展。

DNA 最有可能与哪些现有存储技术竞争?

对云中长期数据存储的需求达到了前所未有的水平。现有的存储技术无法为存储长期存在的数据提供经济高效的解决方案。在云中以这种规模运行需要从根本上重新思考我们如何构建大规模存储系统，以及支撑它们的底层存储技术。

是否有任何其他正在开发的新兴存储技术同样具有前景?

研究人员正在探索各种技术来支持这种演变，包括将数据存储在合成 DNA、石英玻璃和其他可扩展的光学系统中。DNA 数据存储在其特性和属性方面是独一无二的——人们可以认为它将启用一个新的存储层。