微软想用DNA存储数据

据《技术评论》报道，微软研究机构的研究人员称，基于使用NDA存储电影和文档的早期研究，该公司正在开发使用生物技术取代磁带机的存储设备。

微软研究院的计算机架构师说，公司已经正式设定了一个目标，到2020年在数据中心建立一个基于DNA的操作存储系统。微软研究院的建筑师道格·卡梅恩说:“我们希望在3年内实现将相当于一个数据中心的数据量存储在原始业务系统中的愿景。”卡米还描述了最终设备的尺寸，它类似于20世纪70年代的施乐复印机。在内部，微软有一个更雄心勃勃的目标，那就是用生物学取代磁带驱动器，生物学是一种存档信息的通用格式。卡米说:“我们想把它命名为DNA储存’。"

这些计划表明，许多科技公司正在认真对待这个看似奇怪的想法，希望将视频、照片或有价值的文件保存在由基因组成的分子中。半导体研究公司的首席科学家维克多·日尔诺夫说，增加计算机内存的努力仍然存在物理限制，而DNA具有难以置信的密度，可以用来存储数据。

在《脱氧核糖核酸》中，每部电影都被压缩到一个更小的体积，比如糖。日尔诺夫说:“DNA是宇宙中已知密度最高的存储介质，这就是为什么人们重视这一研究潜力。我们正在解决存储信息呈指数增长的问题。”去年7月，微软公开宣布在DNA链中存储了200兆字节的数据，包括一段音乐视频，创下了新的记录。卡米和来自微软研究院的专家卡琳·斯特劳斯以及华盛顿大学计算机实验室的科学家路易斯·塞兹在预打印服务器BioRxiv上发表论文介绍他们的进展。

使用DNA存储数据的主要障碍仍然存在。将数字比特转换成脱氧核糖核酸编码(核苷酸链由A、G、C和T组成)仍然是费力和昂贵的，因为脱氧核糖核酸链的生产需要一个漫长的化学过程。在其示范项目中，微软使用了13448372个独特的DNA片段。专家表示，在公开市场上购买这些材料将花费80万美元。哥伦比亚大学DNA存储教授亚尼夫·埃尔里奇说:“用DNA存储数据的主要问题是成本高，所以微软计划最重要的是它能否解决这个问题。”在阅读了卡米和其他人的论文后，埃里克说:“我看不到任何有助于实现这一目标的进展，但也许他们有更多的新东西。”

微软表示，DNA存储的成本需要降低10，000倍才能被广泛采用。尽管许多专家认为这是不可能的，但微软坚信，如果计算机行业需要，这种进步是可能发生的。将数字数据写入DNA过程的自动化也至关重要。根据几周的实验，卡米估计数据传输到DNA的速度为每秒400字节。微软表示速度需要提高到每秒100兆字节。

通过使用高速序列器，读取数据变得越来越容易，包括调用文件的特定部分，类似于计算机上的随机存取存储器。微软认为，如果对DNA的读取提高两倍，系统的效率就可以提高，以满足商业目的。因为将数据写入和检索到脱氧核糖核酸的速度非常慢，任何早期的技术应用都将受限于特殊情况。这可能是由于存档数据的法律或法规原因，如警方机构的摄像头视频或医疗记录。

微软目前正与总部设在旧金山的DNA制造商Twist Bioscience合作，后者是一家新成立的公司，致力于提高DNA产量。除了Twist Bioscience之外，其他类似的公司还包括从牛津纳米孔剥离的DNA脚本公司、Nuclera Nucleics公司、Evonetix公司、分子组装公司、目录DNA公司、Helixworks公司和基因组铸造公司。

一些初创企业正在追求令人兴奋的愿景，用酶用脱氧核糖核酸代替40年的化学反应，就像我们自己的身体一样。让·博洛，Technicolor Research的科学主管，说:“我相信我们今年会看到结果。”他的公司一直在与电影公司讨论如何储存脱氧核糖核酸。他说，1951年以前的一半电影都丢失了，因为它们被保存在胶片上。高清视频和虚拟现实等新格式正在扩大工作室保存这些作品的能力。

日尔诺夫说，计算机芯片制造商非常重视DNA存储技术，因为传统媒体(如磁带或硬盘)在存储数据时总是有物理限制。日尔诺夫的组织由微软、英特尔和其他组织资助。从2013年起，他们开始进行应用研究，并以脱氧核糖核酸为目标。他说，认为DNA太“软”的半导体专家惊讶地发现，它比硅器件长100到1000倍。这种分子非常稳定，通常可以从猛犸象骨骼和古代人类遗骸中提取。

但它最重要的特点是高密度。DNA可以在一立方毫米的碎片中保存100亿字节的信息。日尔诺夫说，“密度是最重要的”。微软研究院的一名发言人表示，公司目前无法确认“产品计划的具体细节”。在公司内部，DNA存储的想法显然得到了许多人的支持，但尚未被广泛接受。卡米说:“我们内部的人相信我们，但支持磁带存储的人仍有疑虑。”

除了高质量和耐用性之外，DNA存储还有其他一些不常提到的优点，即它与人类物种的极端相关性。想想你不再能阅读的旧软盘或者不能识别象形文字的泥板。与这些媒体不同，DNA永远不会过时。卡米说:“只要我们还是人类，我们就总能读取DNA。”