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[2742] 2016-04-12_微软黑科技：DNA存储技术催生方糖大小的数据中心

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-16
2016-04-12_微软黑科技：DNA存储技术催生方糖大小的数据中心 微 软 黑 科 技 ： D N A 存 储 技 术 催 生 方 糖 大 小 的 数 据 中 心 凤 凰 网 科 技   E 安 全   2 0 1 6 - 0 4 - 1 2 据 科 技 网 站 C o m p u t e r w o r l d 报 道 ， 微 软 和 华 盛 顿 大 学 研 究 人 员 已 经 展 示 了 利 用 人 工 合 成 微 软 和 华 盛 顿 大 学 研 究 人 员 已 经 展 示 了 利 用 人 工 合 成 D N A 作 为 数 据 存 储 介 质 的 技 作 为 数 据 存 储 介 质 的 技 术 。 术 。 研 究 人 员 表 示 ， 如 果 这 一 技 术 成 熟 到 适 合 主 流 应 用 ， 装 备 当 今 存 储 密 度 最 高 的 存 储 设 备 、 沃 尔 玛 超 市 般 大 小 的 数 据 中 心 ， 就 可 能 “ 瘦 身 ” 到 一 块 方 糖 大 小 ， “ 我 们 认 为 ， 考 虑 把 D N A 作 为 存 储 介 质 ， 探 索 相 关 系 统 设 计 问 题 的 时 机 已 经 成 熟 ” 。 D N A 存 储 密 度 惊 人 研 究 团 队 成 功 地 将 4 个 图 片 文 件 的 数 据 编 码 为 人 工 合 成 D N A 片 段 的 核 苷 酸 序 列 。 更 重 要 的 是 ， 他 们 能 实 现 逆 过 程 — — 从 更 大 的 D N A 池 中 取 回 正 确 的 核 苷 酸 序 列 ， 重 建 图 像 ， 而 且 没 有 丢 失 1 个 字 节 的 信 息 。 另 一 项 试 验 涉 及 对 视 频 文 件 的 编 码 和 读 取 。 D N A 存 储 技 术 华 盛 顿 大 学 计 算 机 科 学 和 技 术 副 教 授 、 论 文 共 同 作 者 路 易 斯 · 塞 兹 ( L u i s   C e z e ) 在 一 份 声 明 中 说 ， “ 生 命 产 生 了 神 奇 的 D N A ， 它
能 高 效 地 存 储 与 基 因 和 生 命 活 动 有 关 的 所 有 信 息 ， 而 且 非 常 紧 凑 ， 非 常 ‘ 耐 用 ’ 。 我 们 将 把 D N A 用 于 数 据 存 储 — — 图 像 、 视 频 、 文 档 ， 保 存 时 间 可 以 长 达 数 百 或 数 千 年 。 ” D N A 存 储 技 术 研 究 进 展 神 速 存 储 技 术 研 究 进 展 神 速 对 D N A 数 据 存 储 技 术 的 研 究 进 展 神 速 。 1 9 9 9 年 ， 研 究 人 员 利 用 D N A 存 储 技 术 编 码 和 恢 复 了 一 条 长 2 3 个 字 母 的 信 息 。 到 2 0 1 3 年 ， 欧 洲 分 子 生 物 学 实 验 室 - 欧 洲 生 物 信 息 学 研 究 所 的 科 学 家 ， 把 美 国 黑 人 运 动 领 袖 马 丁 · 路 德 · 金 ( M a r t i n   L u t h e r   K i n g ) 《 我 有 一 个 梦 想 》 演 讲 的 m p 3 文 件 编 码 在 D N A 中 。 研 究 人 员 在 发 表 在 《 自 然 》 上 的 论 文 中 称 ， 这 种 编 码 方 法 使 得 约 一 杯 D N A 能 存 储 至 少 1 亿 小 时 的 高 清 视 频 。 据 英 国 研 究 人 员 称 ， 存 储 在 D N A 链 中 的 数 据 能 保 存 数 万 年 。 在 D N A 存 储 技 术 中 ， 读 取 D N A 相 对 简 单 ， 主 要 障 碍 在 于 写 D N A 。 D N A 存 储 技 术 存 在 两 个 难 点 ： 其 一 ， 目 前 的 方 法 只 能 合 成 短 链 D N A ； 其 二 ， 写 和 读 D N A 都 容 易 出 错 。 微 软 和 华 盛 顿 大 学 研 究 人 员 称 ， 他 们 已 经 开 发 了 “ 一 种 新 颖 的 方 法 ” ， 把 数 据 中 的 “ 1 ” 和 “ 0 ” 字 符 串 转 换 成 D N A 序 列 中 的 4 种 碱 基 — — 腺 嘌 呤 ( A ) 、 鸟 嘌 呤 ( G ) 、 胞 嘧 啶 ( C ) 和 胸 腺 嘧 啶 ( T ) 。 为 了 访 问 存 储 的 数 据 ， 研 究 人 员 在 D N A 序 列 中 编 码 了 相 当 于 邮 政 编 码 和 街 道 地 址 的 寻 址 信 息 。 聚 合 酶 链 反 应 ( 以 下 简 称 “ P C R ” ) 技 术 帮 助 研 究 人 员 更 轻 松 地 识 别 他 们 需 要 查 找 的 “ 邮 政 编 码 ” 。 研 究 人 员 然 后 利 用 D N A 测 序 技 术 ， “ 读 取 ” 数 据 ， 并 通 过 利 用 “ 街 道 地 址 ” 对 数 据 进 行 整 理 ， 将 数 据 恢 复 成 原 来 的 视 频 、 图 像 或 文 档 。 研 究 人 员 表 示 ， “ D N A 是 一 种 有 吸 引 力 的 潜 在 数 据 存 储 介 质 ” ， 理 论 上 其 存 储 密 度 比 磁 带 高 出 8 个 量 级 ， 一 个 可 以 拿 在 手 里 的 磁 带 盒 存 储 容 量 高 达 1 8 5 T B 。 微 软 和 华 盛 顿 大 学 研 究 人 员 也 证 实 了 人 工 合 成 D N A 的 “ 长 寿 ” ， 称 即 使 在 恶 劣 环 境 中 其 半 衰 期 也 超 过 5 0 0 年 ， 磁 带 保 存 时 间 为 1 0 - 3 0 年 ， 硬 盘 为 3 - 5 年 。 还 不 够 完 美 还 不 够 完 美 美 国 研 究 人 员 强 调 了 提 高 存 储 密 度 的 紧 迫 性 。 市 场 研 究 公 司 I D C 和 存 储 设 备 厂 商 E M C 在 《 T h e   D i g i t a l   U n i v e r s e 》 研 究 论 文 中 称 ， 到 2 0 2 0 年 ， 包 含 在 全 球 计 算 机 、 历 史 档 案 、 电 影 、 照 片 、 企 业 系 统 和 移 动 设 备 中 的 数 据 量 将 达 到 4 4 万 亿 G B ， “ 是 2 0 1 3 年 的 1 0 倍 。 尽 管 并 非 所 有 信 息 都 需 要 保 存 ， 但 世 界 生 成 数 据 的 速 度 快 于 存 储 容 量 的 增 长 ” 。 要 进 入 商 用 阶 段 ， D N A 存 储 系 统 还 有 一 些 问 题 需 要 解 决 。 首 先 是 D N A 合 成 和 测 序 还 远 不 够 完 美 ， D N A 存 储 系 统 的 一 个 关 键 部 分 是 开 发 一 种 适 当 的 编 码 技 术 ， 通 过 增 加 冗 余 度 提 高 容 错 能 力 。 其 次 ， D N A 存 储 系 统 中 随 机 存 取 数 据 还 是 个 问 题 ， 读 取 延 迟 远 长 于 写 入 延 迟 。 目 前 的 技 术 只 能 批 量 读 取 数 据 ， 即 使 只 从 存
储 系 统 中 访 问 一 个 字 节 的 信 息 ， 系 统 也 必 须 对 整 个 D N A 池 进 行 测 序 和 解 码 。 把 数 据 编 码 为 D N A 序 列 研 究 人 员 已 经 提 出 了 改 进 随 机 数 据 存 取 的 方 法 ， 即 利 用 P C R 只 扩 增 希 望 读 取 的 数 据 ， 并 对 相 应 的 D N A 序 列 测 序 。 这 种 方 法 既 能 提 高 数 据 读 取 速 度 ， 也 无 需 对 整 个 D N A 池 进 行 测 序 。 塞 兹 称 ， “ 这 是 我 们 在 数 据 存 储 方 面 向 大 自 然 学 习 的 一 个 范 例 。 ” E 安 全 / 整 理   转 载 请 注 明 E 安 全 E 安 全 — — 全 球 网 络 安 全 新 传 媒 E 安 全 微 信 公 众 号 安 全 微 信 公 众 号 ：   E A Q a p p E 安 全 新 浪 微 博 安 全 新 浪 微 博 ： E A Q a p p E 安 全 安 全 P C 站 点 站 点 ： w w w . e a s y a q . c o m E 安 全 客 服 安 全 客 服 & 投 稿 邮 箱 投 稿 邮 箱 ： e a p p @ e a s y a q . c o m 点 击 下 方 ” 阅 读 原 文 阅 读 原 文 “ 即 可 下 载 安 装 E 安 全 a p p 阅 读 原 文
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