（文章來源：億歐網）

當人類進入數據爆發式增長時代，DNA存儲技術作為未來潛在的無限存儲方式，或將打開數據存儲的新紀元。

移動互聯網經過多年的發展，全球覆蓋人群已經突破40億大關，聊天軟件、短視頻、網購、搜索引擎等互聯網應用服務每天產生著大量數據。隨著5G時代來臨，傳感器以及各種數字化終端設備的普及將會造就一個萬物互聯的世界，同時意味著新一輪數字洪流也將洶涌而來。

根據國際機構IDC預測，全球數據產生量將從2018年的33ZB（澤字節）快速增長至2025年的175ZB，1ZB約相當于10億TB（太字節）的數據量存儲，屆時不僅將會對全球數據中心的建設產生影響，同時也會對數據的存儲發起挑戰。按目前最大的單個硬盤數據存儲量換算，全部存儲175ZB數據至少需要約120億個硬盤。根據IDEMA（國際磁盤驅動器設備制造商協會）研究報告顯示，2018年全球固態硬盤出貨量約為1.7億片。

以目前數據的生成速度來看，到2040年全球將至少需要百萬噸的硅基芯片才能存儲當年產生的數據，不到100年的時間內，現在所用的磁存儲系統或光學存儲系統就會達到容量上限。因此，未來短期內存儲硬盤將迎來快速增長需求，但從長遠來說，全球數據存儲將面臨著嚴峻的考驗，這就不得不造就可持續使用的存儲介質和全新的存儲替代方案。

日前，億歐智庫最新發布了《2020技術趨勢報告》，通過技術篩選以及關鍵性指標測評，將具有技術承接性、資源持續性和顛覆革新性的DNA存儲技術列為2020年之后的重點發展趨勢，體積小、獲取方便，擁有極高密度的DNA存儲或將成為數據儲發展的未來。DNA是磷酸基團、多糖和四種堿基構成的雙螺旋結構大分子，四種基本堿基單元為A、T、C、G，通過堿基兩兩配對，構成DNA雙鏈。DNA是生物信息保存最久的存在，也是已知最古老的信息存儲系統，DNA的半衰期約為521年，即每過521年，構成DNA骨架的核苷酸間的化學鍵才會有一半斷裂。

DNA存儲是利用4個堿基，以二進制代碼形式對數據文件進行信息編碼，按堿基序列順序通過人工合成技術形成長鏈DNA來保存數據。同時，根據最新的研究進展發現，每克DNA的數據存儲密度已經達到215PB（約22萬TB），理論上最大可以達到455EB（約4.7億TB），而且DNA作為存儲介質，常溫條件下的儲存半衰期可以達到數千年之久。因此，存儲密度大、能耗低、存儲周期長的DNA存儲便逐漸成為全球存儲技術的研究熱點。

科技巨頭微軟公司是最早研究DNA存儲技術的公司之一，微軟一直以來都堅信DNA是長期存儲數據的最佳介質。2016年時，微軟便宣布從一家舊金山生物科技公司購買1000萬個 DNA長寡核苷酸分子，用以探索 DNA 分子存儲數據的方法。2019年3月，微軟公司和華盛頓大學的研究人員已經開發出一個完全自動化的系統，用于編寫、存儲和讀取DNA編碼的數據。

DNA編碼過程包含壓縮、糾錯和轉換三個部分。其中壓縮方法經過長期不斷的發展，形成了以哈夫曼編碼、噴泉碼為代表的多種壓縮方法；糾錯方面，漢明碼糾錯、RS碼糾錯等糾錯方式的出現提高了數據編碼和讀取的準確性；DNA編碼轉換由最初的二進制模型發展演變成三進制和四進制共存的三種常見轉換模型。

目前，DNA存儲數據讀取主要通過傳統測序法實現，微軟研究院與華盛頓大學研究人員測試了一種隨機讀取數據的方案，但是這種方案定位依然不夠精確，而且效率很低。除此之外，通過納米孔進行測序的數據讀取技術還處于研發階段，但作為新興的第四代測序技術，納米孔測序讀取或許將成為讀取技術新的突破。

從技術發展成熟度來看，DNA數據存儲還面臨著較大的技術挑戰，主要集中體現在人工合成成本高、合成速度慢、數據讀取時間長、準確性低等方面。如目前DNA合成成本約為0.05-0.1美元一個堿基，合成存儲200MB的數據需要耗資上百萬美元，時間花費至少兩周左右。所以，如果可以使得DNA合成讀取成本通過技術發展大幅得到改善的話，DNA存儲的應用將會非?？捎^。

DNA存儲對于一些不常用卻需要長期保存信息的應用場景極為適用，如政府文件、病人臨床信息、研究數據、歷史檔案、視頻資料等。其次，DNA存儲作為一種全新的存儲方式，或將成為軍事領域、經濟領域等特殊加密用途的數據存儲手段，并且在人工智能應用前端及云存儲方面，也將發揮獨特的存儲優勢。

雖然DNA擁有可持續獲取的天然優勢，但如何使得DNA存儲達到現有硬盤存儲系統的效率和便捷，實現數據存儲的可持續發展和顛覆變革，還需大量的理論研究與技術探索。作為人類未來的無限存儲方式，DNA存儲技術將會伴隨人類的前進腳步共同發展。
? ? ? （責任編輯：fqj）