關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

科技未来时丨把数据刻进DNA!海量信息存储打开新思路

时间:2025-06-09 10:12 来源:快讯社

 《经济参考报》6月9日刊发记者吴蔚、张漫子采写的文章《科技未来时丨把数据刻进DNA!海量信息存储打开新思路》。文章称,近日,天津大学应用数学中心吴华明教授团队研发了一种全新的DNA存储系统——HELIX,并成功实现了60MB的医学影像(时空组学)图片信息的存储与恢复。这是我国科研人员在DNA存储领域取得的又一次新突破。此前,北京大学张成和钱珑DNA存储团队首次提出了一种基于并行写入策略的DNA存储方法,利用分子活字印刷的方式,将大熊猫彩色照片存入表观分子修饰中,实现了27.5万比特的非传统DNA存储。

  什么是DNA存储?DNA存储有哪些优势?业内专家告诉记者,DNA存储是一种利用人工合成的脱氧核糖核酸(DNA)作为信息载体的新型存储技术,具有密度大、耗能低、无磨损和寿命长等潜在优势。

  “理论上,仅1克DNA就能存储约1000万小时的高清视频数据,也许1公斤DNA便能装下全世界的数据。”北京大学计算机学院副研究员张成说,“DNA分子的双螺旋结构和自组装特性,使其在甚小空间内也可以紧凑排列,承载极高密度的信息。”此外,DNA的四种碱基(腺嘌呤A、胞嘧啶C、鸟嘌呤G和胸腺嘧啶T)的排列组合变化无穷,也就意味着它们可以编码几乎无限量的信息,使得DNA理论上具备比任何现有存储设备更高的存储容量。

  DNA可以保存多久?最新答案是200万年。近年科学家曾从格陵兰岛冻土中成功提取200万年前的DNA序列,其中信息仍历历可辨。DNA存储不仅存得久,而且存得牢,若能有效避免水分与紫外线的影响,DNA可以在数十万年内保持稳定不变。更重要的是,DNA存储额外耗能极低,理想保存环境与日常环境相差不大。要想在能源有限条件下实现数据的长期保存,DNA存储堪称首选。

  如何把数据存入DNA?张成介绍,传统的DNA存储方法首先是将数据进行编码,也就是将二进制数据按照设定好的编码规则转化为DNA序列;接下来,通过合成DNA分子实现存储的信息写入,即按照编码的顺序逐个加入碱基,以串行的方式合成DNA链;第三步就是存储与读取。

  为什么需要研发DNA存储技术?国家数据局发布的《全国数据资源调查报告(2024年)》显示,2024年全国数据生产总量达41.06泽字节(ZB),同比增长25%。面对数据量的爆炸式增长,传统存储方式面临容量有限、维护成本高、设备寿命短等诸多挑战,寻找新一代存储介质迫在眉睫。2022年,我国“十四五”规划将DNA存储列为与新一代移动通信技术、量子信息、第三代半导体等并列的新兴技术。当前,作为未来产业的前沿方向之一,DNA存储已形成以核心城市为引领、产学研联动的多区域发展格局,北京、上海、天津、深圳等多地均有所布局。以北京市为例,今年北京将在未来信息、未来健康等六大领域持续发力,推动未来产业发展全面提速,其中包括DNA存储等前沿方向。

  何时能用上DNA存储?业内专家告诉记者,DNA存储的产业化落地道阻且长。“当前,DNA存储还面临存得贵、读得慢等痛点。”张成表示,一是成本高昂,目前合成2MB的DNA数据需要约7000美元,读取数据需要约2000美元,如果以DNA形式存储1GB大小的电影,大约需要花费358万美元;二是读写速度太慢,以目前的技术,在合成DNA时每添加一个碱基都需要多个操作环节,尚无法满足日常简单的实时数据存储需求;三是读取环节准确率不高,例如写入过程可能出现不正确的修饰等错误,读取时也可能因测序误差导致还原数据不准确等状况。

  正因如此,科研人员正在加快底层核心技术突破,研发新型DNA存储技术,以期推动DNA存储产业化。例如,2024年北大DNA存储团队提出的并行写入策略DNA存储方法,并不依赖于传统的“从头合成”写入路线原理,而是利用甲基修饰比特编码信息,将信息并行地打印在DNA分子之上。相关技术不仅为实现快速、低成本的大规模分子数据存储奠定了基础,还为未来DNA存储的发展提供了全新思路。

  “DNA存储要实现商业化应用,还需在底层技术层面进一步取得突破,从而在降低成本、提高速度、提升准确率等多个方面取得跨越进展。”张成表示。

外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
伊朗军方称使用无人机打击美军驻巴林基地
意大利和沙特重申支持落实“两国方案”
美国卫生援助为何遭非洲多国抵制
2026上海合作组织媒体智库峰会探讨深化共识加强合作
古特雷斯:以色列在戈兰高地的侵犯行为“不可接受”
纵横天下 查看更多>>
美伊冲突外溢 中东硝烟四起
美联储年内连续第5次维持利率不变 内部分歧明显
美乌总统白宫会谈讨论“爱国者”拦截弹生产
埃塞总统:中国专家和技术助力提升埃塞医疗水平
古巴国家主席:美对古封锁是“残酷策划的种族灭绝”
从“金环”城市看中俄地方合作图景
大地震后 日本自民党“筹款派对”照开不误
日本强震致一工厂烟囱倒塌 9人下落不明
连接加拿大与美国的戈迪·豪跨国大桥开放通行
金正恩参谒中国人民志愿军烈士陵园
一线探访震后日本熊本:大量建筑损毁 多地停水停电
走进日本熊本县地震灾区
法国推出安全行动方案以提升博物馆安保水平
新一波热浪在即 法国西班牙“与时间赛跑”灭火
在“飞鱼岛国”,中国旱稻正在解决“燃眉之急”
外交部:强烈敦促日方早日彻底清除日遗化武毒害
水清岸绿鸟翩跹——河南黄河流域生态治理观察
中亚专家:世界人工智能合作组织成立是“里程碑”
习近平同斯洛伐克总统佩列格里尼会谈
第十二批中央单位援疆干部人才赴疆工作
从中央政治局会议看下半年经济工作着力点
我国成功发射通信技术试验卫星二十七号A/B星
“中国制造”在全球产业变局中释放新价值
民心可鉴,全球对华好感度持续攀升
习近平同巴西总统卢拉通电话
“维港纽带创科基金”在港签约 首批项目聚焦硬科技
超280个品牌将亮相第三届“香港好物节”
击剑世锦赛:中国香港队夺男花团体银牌 创造团体赛最好成绩
AI需求驱动 香港6月商品出口货值同比增53.4%
陈茂波:打造宜居宜业宜学宜游的北部都会区
委内瑞拉地震死亡人数升至3342人
杭台高铁温玉段开始试运行
风沙渐远 生机绵长——“三北”工程攻坚一线观察
三江源:护万里清流 守中华水塔
落实《新城市议程》 中国推动城市可持续发展实践成果发布
最高人民法院发布涉军维权司法典型案例
最高检印发《人民检察事业发展“十五五”规划》
法治中国建设成果丰硕 为经济社会高质量发展保驾护航
第四届发展中国家与国际法论坛在京举行
最高法发布4件依法惩治渎职犯罪典型案例
云南丘北:万寿菊迎丰收
昔日盐碱地蝶变万亩良田
“黑土粮仓”开启农田“空中护航”
山东:“农家书屋+”赋能乡村振兴
广西南宁:黄皮果喜丰收
“超慢跑”火了,不累还能“暴击”内脏脂肪!还没试过就亏大了
国家卫生健康委关于修改和废止部分部门规章的决定(附解读)
发现甲状腺结节该怎么办?中医教您整体调理,改善结节状况
从中年“一身病”到74岁无“三高”,他坚持了这3件事!
国家卫生健康委就介绍“食品安全与营养健康 ”有关情况举行新闻发布会(文字实录)
前沿科技 查看更多>>
长六改火箭成功发射通信技术试验卫星二十七号A/B星
知识产权大国地位更加巩固
国家数据局:鼓励基于词元应用的商业模式创新
全球首部智能体安全强制性国家标准正式立项
我国成功发射天仪48星等5颗卫星
健康生活 查看更多>>
卫星互联网组网提速 业界期待加快商业闭环
AI剧集频登电视“大屏”,释放什么信号
资本抢滩“量子”赛道 合肥凭何成“主场”
新一代通信网加速构建“数字新底座”
中国气象智能方案“妈祖”赋能全球防灾减灾
实用技术 查看更多>>
零碳工厂建设避免标签化
邮政业“十五五”规划发布 2030年快递业务收入达2万亿元
2026数博会将聚焦“词元”主题
带着上下游,人形机器人加速跑起来
北京人形机器人创新中心:“硬核创新”构筑产业进阶之路
科普博览 查看更多>>
雷雨天能给新能源车充电吗
到2025年底我国IPv6活跃用户数达8.69亿
工信部:深入推进“车路云一体化”生产准入和通行试点
新一代通信网不仅是网络简单升级
人类可能首次观测到系外卫星
墨西哥阿尔万山遗址
墨西哥瓦哈卡州:魔幻动物木雕工坊
御窑问迹:窑火何以生生不息
北京中轴线各遗产点庆祝申遗成功两周年
江山留胜迹 中国61项世界遗产最新“全家福”
吴松全任东北师范大学党委书记
践行助学承诺 兰州大学构建多维资助体系护航学子求学路
云南西双版纳:自然研学受青睐
清华附中卫冕全国青少年校园足球联赛高中组冠军
乡村小学诗歌课:“哎”字也是一首诗
逆势翻盘 柯洁再夺中国围棋王中王赛冠军
斯诺克上海大师赛:赵心童、吴宜泽晋级八强
女排亚锦赛分组确定 冠军直通洛杉矶奥运会
中国男篮再胜喀麦隆队 三场全胜结束国际团结杯
中超综合:成都蓉城四连平继续领跑
革命圣地延安迎来暑期旅游热
中国最北群岛的候鸟之约——长山群岛跻身世界自然遗产启示录
甘肃肃南:山乡盛会引八方游客
别让“小而美”文旅滑向“小而同”
河北石家庄:太行山“消暑经济”热