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微软深入研究DNA存储技术

发布时间:2017-12-30

  微软研究DNA存储技术

  根据Yahoo!财经新闻,微软今天宣布从旧金山一家生物技术公司收购1000万个DNA寡核苷酸分子。就在几天前,来自科技网站Computerworld的消息显示,华盛顿大学和华盛顿州立大学的研究人员共同展示了合成DNA作为数据存储介质的技术。这一系列事实证明,微软正在深耕DNA存储技术。 DNA存储技术优于现有的任何存储技术,因为DNA的信息可以保存一千到一万年。那么,DNA存储技术是什么?与传统的存储技术相比,它有哪些优势,有什么缺点? DNA存储技术的未来能否带动新的存储时代的到来?首先,DNA存储技术具有许多优点,优于现有的存储技术DNA存储技术,即使用合成DNA作为存储介质。具有效率高,存储量大,存储时间短,使用方便和免维护的优点。 DNA存储技术是具有划时代意义的面向未来的存储技术。 DNA是由脱氧核糖核苷酸组成的脱氧核糖核酸。这种双螺旋结构有四个化学基因,即核碱基。 DNA通过鸟嘌呤(C),胸腺嘧啶(T),腺嘌呤(A)和胞嘧啶(G)的不同排列来存储生物的所有遗传信息。 DNA将按特定的顺序排列,组成遗传信息,因此其最重要的作用就是引导生物的生长发育。 DNA存储技术的研究人员利用四基本特性来开发和开发完全不同于有机体使用的语言的代码。例如,当需要复制计算机文件时,DNA的数字存储系统将硬盘信息中的二进制数转换成自定义代码,然后使用标准DNA合成器制作相应的基本序列。此时的序列不是一个长分子,而是多次重复。每个部分都会带来一些索引细节,以便在整个序列中明确自己的位置。这种方法的优点是即使某些剪辑被损坏也不会丢失数据。分子生物学实验室用于阅读生物DNA的标准设备读取信息,并立即显示在电脑屏幕上。随着科技信息的发展,人们对各种数字和数据的需求正在成倍增长。因此,我们需要找到一个更大更安全的数据存储方法。 DNA数据存储技术完全有能力满足数据存储要求,而微软研究院估计,1mm的DNA可以存储几十亿字节的数据。作为一种数据存储介质,DNA存储技术的优势在于其容量巨大。据悉,1克DNA的存储容量为2PB(beat byte)左右,相当于300万张CD。另外,长时间存储是DNA存储数据技术的又一大优势。人造DNA极其长寿,即使在恶劣的环境下,它的半衰期也可以超过500年。相比之下,现有的存储技术较弱,例如磁带存放10〜30年,硬盘存放3〜5年。另外,DNA不需要频繁的维护。 DNA存储技术在读取时不会解决兼容性问题。想要使DNA存储技术能够真正实现,微软需要大量的资金支持。微软应用程序的内部人士Twist表示,他们已经筹集了1.31亿美元的资金,其中包括美林达•盖茨基金会(Bill Melinda Gates Foundation)的资金。如果实施DNA存储技术,这意味着我们可以在智能手机上存储更多文本,图像或视频。但是,这项技术有很多缺陷。其次,DNA存储技术也存在缺陷,但并不影响其领先的存储新时代存在着二元性,DNA存储技术也不例外。总的来说,目前的DNA存储技术存在不足之处。首先,DNA存储技术的高成本目前还不能大规模推向市场。根据欧洲生物信息学研究所的团队负责人Nick Goldman的说法,目前每MB的数据成本在DNA编码方面目前为12,400美元,而阅读成本在220美元左右.DNA存储技术的高成本使其不太可能被使用早在实用阶段。其次,DNA易受外部因素或自身变化的影响,使得数据不稳定。 2012年5月,斯坦福大学的研究人员成功编制了大肠杆菌DNA片段的DNA噬菌体DNA片段的电脑文件,可以在活细胞DNA中重复删除数字信息,但是这种方法存在很多缺点,首先,即使没有死亡,细胞也会分裂,突变,重复,导致数据内容的变化;第二,作为遗传信息的载体,DNA不是作为一个孤立的个体存在的,细胞,核DNA需要组蛋白的支持,基因的表达最终与其他蛋白相互作用,结果DNA容易受到外界因素的影响,造成各种物理,化学和其他形式的损伤,这意味着DNA存储技术需要对生物环境的适当支持才能正常运行,难以适应硬盘等信息存储,尽管仍然存在m DNA存储技术上的任何缺陷,但并不影响它引领一个新的存储时代。 Nick Goldman表示,欧洲生物信息研究所已经存储了154张莎士比亚十四行诗,一张PDF科学论文,一张JPG格式的照片,和马丁·路德·金(Michael Luther King Kim)在26秒的短片中看到了一些看不见的微量DNA“我有一个梦”的讲话,总共约739KB的这些素材,另外DNA存储技术的保密性也非常强。微软公司表示,自去年秋季以来,他们对DNA存储技术的研究已经开始,这种技术的可能性相当大,总之,可以看出,DNA存储技术具有现有存储技术所不具备的诸多优点,但由于起步阶段存在诸多缺点,不能在短时间内推广,生物技术和存储技术相结合,存储成本将会降低,DNA存储技术将在新的存储时代的到来中发挥领导和重要的推动作用。

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2017-12-30

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