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>>
数千人在哥本哈根游行抗议美国图谋格陵兰岛
日媒称日本立宪民主党与公明党就联合组建新党达成一致
格陵兰:我不是待售的羔羊!
金与正:朝韩关系现实绝不可能改变
罗德里格斯回应特朗普“自诩委内瑞拉代总统”
纵横天下 查看更多>>
马克龙称若美加征关税 将推动欧盟启动反胁迫工具
格陵兰岛:美欲“接管”,欧洲想“派兵”,俄称“勿无视俄利益”
特朗普:将对伊朗局势“拭目以待”
伊朗民众举行反骚乱集会
中国驻柬使馆再次提醒中国公民抵制“高薪”诱惑
走进沙特千年古城——欧拉
委内瑞拉代总统呼吁推进石油行业改革以吸引外资
伊朗宣布暂时关闭领空
委内政部长:美国袭击委内瑞拉是“彻头彻尾的暴行”
墨总统:已排除美国在墨西哥采取军事行动可能性
巴基斯坦卡拉奇一购物中心发生火灾致6人死亡
美媒:美正向中东增派包括航母在内的兵力
加拿大总理卡尼抵达北京开始访华
韩国检方要求判处前总统尹锡悦死刑
“我们有哨,他们有枪”——美国暴力移民执法激起民众反抗
增长5%!2025年中国GDP跨越140万亿元关口
李强主持召开国务院党组会议 学习贯彻习近平总书记在二十届中央纪委五次全会上的重要讲话和全会精神
习近平在二十届中央纪委五次全会上发表重要讲话
国务院任免国家工作人员
灵鹊150无人机成功首飞
神舟二十号飞船安全顺利返回东风着陆场 中国空间站太空应急行动主要任务圆满完成
谷神星一号海射型遥七运载火箭发射成功
湖南常德:瞄准国际市场 赶制外贸订单
突出问题导向 推动末端治理向全过程防控转变——国务院政策例行吹风会解读《固体废物综合治理行动计划》
王毅在结束对非洲访问后接受中国媒体采访
实事求是谋发展 人到心到践承诺——访香港特区立法会议员方国珊
不忘服务街坊的初心——访香港特区立法会议员郭芙蓉
香港特区第八届立法会举行首次会议 聚焦大埔宏福苑火灾善后事宜
香港“兴”观察·香港故事丨用热爱与拼搏创造赛场传奇
陈振英当选香港特区立法会内务委员会主席
沪宁合高铁201.5米转体梁成功转体跨越京沪高铁
海南2025年绿电交易首破百亿千瓦时
国家电网经营区去年省间交易电量规模创新高 首次突破1.6万亿千瓦时
六类涉住房租赁企业纠纷高发 54.8万笔租赁合同、17.1亿元资金纳入监管
民生领域反垄断执法再加力 平台经济成重点
中央政法工作会议在京召开 陈文清出席会议并讲话
海南加强种业知识产权司法保护 服务“南繁硅谷”建设
2025年全国共侦破电信网络诈骗案件25.8万起
市场监管总局推行服务型执法取得明显成效
美司法部:发现超100万份爱泼斯坦案文件 或需数周才能公布
一片叶“沏”出农文旅融合新画卷
云南元谋:南菜北运生产忙
中央农村工作会议关键提法之四:新一轮千亿斤粮食产能提升行动
强化深度体验,云南旅居经济持续升温
打好特色牌!“产业旺”促“乡村兴”
【名单公布】2025年第二批县域肿瘤防治中心评估结果正式公布
医疗纠纷应对:书面记录是最好的抗辩证据
2025年中华医学科技奖揭晓!
国家卫生健康委召开年轻干部座谈会
103岁传奇医生离世!他坚持一生的5个长寿抗老习惯,很多人忽略了
前沿科技 查看更多>>
中国空间站动态|“砺箭21”乘组,在轨工作状态良好!
2025年我国智能手表、智能玩具畅销170多个国家和地区
加快构建新一代创新基础设施 抢占人工智能时代产业定义权
我国成功发射遥感五十号01星 中国航天2026年首次发射开门红
大型撞击造成月幔“蒸发”?嫦娥六号样品又有新发现
健康生活 查看更多>>
人工智能赋能就业模式转型 多元新形态加速涌现
AI健康产品密集登场
从技术验证迈向量产交付 硬科技龙头企业开启“规模化元年”
我国提出到2028年重点工业互联网平台工业设备连接数突破1.2亿台(套)
2026年,AI将深度嵌入日常生活
实用技术 查看更多>>
动力电池回收利用管理进一步完善 引导产业走向规范新阶段
脑机接口迎来技术奇点?
工信部:加快突破高级别自动驾驶技术
资金和政策协同发力 脑机接口技术落地与商业化提速并进
科技赋能智慧生产 自研零件驱动全球品牌
科普博览 查看更多>>
物理AI:人工智能发展又一高光时刻
防控贴护眼仪能改善视力吗
工信部印发《推动工业互联网平台高质量发展行动方案》
瞄准AI等新兴产业 上海加码开源生态建设
我国科研人员让精密电路像“保鲜膜”一样能包裹万物
高空观展 乐享非遗
校园青春版《牡丹亭》在台首演 再掀昆曲热潮
秦兵马俑考古新发现:二号坑发掘出土两乘战车
呼和浩特:冰雪搭台唱响文旅融合乐章
《醒·狮》带着醒狮回家了
2026年度“国考”笔试成绩和合格分数线公布
美国袭击过后 委内瑞拉中小学如期开学
教育部教师队伍建设专家指导委员会教育人才“组团式”帮扶工作分委会召开第一次全体委员会议
2026年全国教育工作会议召开
以技为桥 向绿而行 绘就云南职教融合发展新图景
十五运会香港奖牌运动员获表彰
冬奥年,北京将迎四大洲花样滑冰锦标赛
朱琳、白卓璇、袁悦、吴易昺挺进澳网资格赛决胜轮
中国杂技团获布达佩斯国际马戏节评委会大奖
第40届同里杯中国围棋天元赛在京开幕
镜泊湖冬捕:一网开冰湖,沸了丰年
极北之地的幸福“领头人”
北京:乐享什刹海冰趣
冰湖“燃”起来:哈素海冬捕迸发冬日“热效应”
黑龙江海林:冰钓逐趣 “渔”乐无穷