利用DNA存儲還原數(shù)據(jù)信息的方法
1. 痛點問題
隨著信息化時代的發(fā)展,生活中的一切都在數(shù)字化,對信息存儲的要求也越來越高。據(jù)IBM統(tǒng)計,人類每天創(chuàng)造的數(shù)據(jù)已達到2.5百億億byte,大約相當于5億部高清電影的下載。互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)的研究顯示,到2020年數(shù)據(jù)總量(包括結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù))的年復合增長率達將達到42%,2010~2020十年間,世界上數(shù)據(jù)總量從1 ZB增長到50 ZB,共增長50倍。
面對巨大的數(shù)據(jù)量,傳統(tǒng)存儲介質的存儲能力以及材料的消耗與信息存儲需求間將會面臨嚴重不平衡狀態(tài)。人類工廠生產的可存儲設備總存儲容量與數(shù)據(jù)產生總量間差距越來越大,到2020年幾乎達到兩倍的差距。根據(jù)目前硅基存儲的發(fā)展趨勢推測,可用于信息存儲的硅儲量將在2040年被完全耗盡。因此,尋找硅基存儲的替代物,開發(fā)高效穩(wěn)定低成本的新型存儲介質,實現(xiàn)低成本,高效穩(wěn)定且長期的數(shù)據(jù)存儲是目前信息時代社會發(fā)展亟待解決的關鍵問題之一。
2. 解決方案
DNA在近年來被認為是一種未來具有巨大應用前景的數(shù)字存儲介質。首先,相比較于傳統(tǒng)存儲介質,在數(shù)據(jù)保存壽命和存儲密度上都有著極大的優(yōu)勢。在自然界中,DNA長久以來作為是承載生物體遺傳信息的主要物質,地球發(fā)現(xiàn)的最早古生物藍細菌,DNA作為其遺傳物質已經存在了幾十億年,且在極端條件下仍然可以保存。在存儲密度方面,DNA數(shù)字存儲理論上可以達到455 EB/克 (4.55 × 1011GB/克),大約 1018 bytes 或107 GB每mm3, 比傳統(tǒng)存儲介質提高了5-6個數(shù)量級。其次,在數(shù)據(jù)維護與備份成本方面,DNA數(shù)字存儲所需要的占地,資源,能源均遠遠小于傳統(tǒng)存儲介質。
清華大學
2021-09-23