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DNA存儲前景廣闊 合成與測序技術突破帶來商用曙光
2021年12月04日 10:59:46
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：30017
近日，東南大學的研究團隊在DNA存儲技術取得突破，成功將該校校訓“止于至善”存入一段DNA序列并成功讀取出來。相關成果在國際學術期刊《科學·進展》上發表。
【化工儀器網 前瞻趨勢】近日，東南大學的研究團隊在DNA存儲技術取得突破，成功將該校校訓“止于至善”存入一段DNA序列并成功讀取出來。相關成果在國際學術期刊《科學·進展》上發表。
將DNA作存儲數據的“硬盤”看似天方夜談，但早在上世紀末這一技術就已經萌芽。2012年，美國哈佛大學教授Church成功在DNA中存儲了一本5萬字的圖書，掀起了DNA數據存儲技術的熱潮。現代數字技術存儲數據的原理是將原本的內容用0和1來表示，而DNA數據存儲技術的原理與之類似，用DNA的四種基本堿基單元A、T、C、G代替數字存儲技術的0和1。而且堿基單元有四個，可以表示更多的狀態。
隨著信息技術的發展，現代社會已經進入了數據爆炸式增長的時代，人類產生數據的速度變得越來越快。據互聯網數據中心(IDC)預測，2025年，全球數據量將達到175ZB(澤字節)，5年年均復合增長率31.8%。面對持續快速積累的數據，數據存儲方式正面臨嚴峻的考驗。在傳統存儲系統容量達到上限的風險下，研發新的存儲介質和存儲方案已經成為現代社會發展必須解決的問題。
DNA作為生物遺傳信息的存儲器，不但存儲密度高，雙螺旋立體結構的存儲量與傳統儲存方式相比有多個數量級的飛躍，僅需1kg就可以儲存目前人類的所有信息，而且存儲時間長、損耗率低，在自然環境中可以保存數據數千年之久，傳統存儲方式僅十年就會出現數據損失情況。因此DNA存儲已經成為下一代存儲技術的熱點，有望以更小規模的數據中心解決海量數據的存儲問題。
近年來，DNA數據存儲技術在不斷發展，但是在寫入與讀取這兩個數據存儲的核心技術上仍有很大的難題，主要包括合成成本高、合成速度慢、數據讀取時間長、隨機讀寫困難等。這些問題成為DNA數據存儲技術商用的瓶頸。而東南大學的研究團隊在多個方面都取得了突破。
研究團隊通過自主研發實現了DNA合成與測序環節的一體化，并且將儀器設備小型化，改變了原有DNA存儲技術路線合成與測序環節分開、需要使用操作復雜的大型儀器設備的情況，使DNA存儲更加方便。另外，研究團隊還解決了國外主流DNA存儲技術只能順序讀取的問題。運用電化學方法取代傳統的化學合成法，將DNA序列固定在不同的電極上，只需要找到對應的電極即可讀取需要的信息，而不必對整個DNA序列進行測序。下一步，研究團隊計劃在全固態的DNA存儲設備研發上做出突破，擺脫DNA合成與測序時對液體試劑的依賴。
技術的突破讓DNA存儲技術在商用化的道路上前進了一步。雖然目前以DNA存儲為代表的碳基存儲方式還在發展初期，但取代傳統的硅基存儲方式已經不是科學幻想。隨著DNA編碼和測序技術的發展以及全球越來越大的數據存儲壓力，DNA存儲技術也將加速發展。這不但將催生出龐大的DNA存儲設備市場，對而且于生命科學和醫學等同樣需要DNA測序技術的領域來說，合成與測序技術的發展也將帶來重大變化。
(資料來源: 新華網)
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