面對(duì)信息大爆炸時(shí)代，DNA能否掀起下一次存儲(chǔ)革命？

　　二十世紀(jì)以來(lái)，我們的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式從磁帶、軟盤和CD等介質(zhì)進(jìn)化到了能夠在無(wú)數(shù)微型晶體管中保存數(shù)據(jù)的精密半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片。

　　但是，人類不斷增加的數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)存儲(chǔ)方式帶來(lái)新的壓力，也將推動(dòng)存儲(chǔ)方式的持續(xù)變革，DNA或?qū)⒃谶@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(shù)據(jù)?

　　在摩爾定律之下，我們已經(jīng)看到硅芯片存儲(chǔ)容量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。然而，與此同時(shí)，人類產(chǎn)生新的數(shù)字信息的速度同樣呈現(xiàn)出了爆發(fā)式增長(zhǎng)狀態(tài)。

　　截至2016年，數(shù)據(jù)用戶每天生產(chǎn)超過(guò)440億GB的數(shù)據(jù)。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2025年，這一數(shù)字將超過(guò)4600億GB，而全球當(dāng)年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量將達(dá)到160 ZB(160萬(wàn)億GB)。

　　另?yè)?jù)預(yù)測(cè)，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)用戶所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)同樣會(huì)面臨大規(guī)模的增長(zhǎng)。

　　總之，我們或許很快就會(huì)生產(chǎn)出遠(yuǎn)超我們存儲(chǔ)能力的更多數(shù)據(jù)。

　　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(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)與流量中獲利巨大，但這也會(huì)對(duì)動(dòng)則數(shù)千萬(wàn)甚至上億美元的數(shù)據(jù)中心建設(shè)帶來(lái)顯著壓力。

　　去年，僅美國(guó)就花費(fèi)了200億美元用于新的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，使數(shù)據(jù)中心建設(shè)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(chǔ)器級(jí)硅元素，而研究人員預(yù)測(cè)它將在2040年被耗盡。

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

　　2.什么是DNA存儲(chǔ)?

　　那么，什么是DNA存儲(chǔ)?

　　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(gòu)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(jié)省空間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

　　為了將數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換為堿基核苷酸：也就是將0和1轉(zhuǎn)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。

　　將數(shù)字編碼轉(zhuǎn)化為化學(xué)編碼，這就是DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)信息，最終被編碼的序列可存儲(chǔ)在具有保質(zhì)期長(zhǎng)達(dá)數(shù)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(chǔ)2.15億GB的數(shù)據(jù)。