微软刚刚开发出史上第一个纳米级DNA存储写入器

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今天，人类又创造了250万GB的数据。每年，全球产生的数据量都在成倍增长。这使我们遭遇了一个严重的问题：我们产生数据的速度超过了我们存储数据的能力。

Nature杂志预测，如果我们观看的每一个YouTube视频、我们从手机上拍摄的每一张照片以及我们保存的每一份文件都存储在传统的闪存芯片上，那么到2040年，存储设备将需要10至100倍于预期的硅供应。

显而易见的是，我们需要另一种方式来存储数据。未来的数据存储方法需要强大和密集的手段。也就是说，目前存储在足球场大小的数据中心中的数据需要被放在一个更小的载体中。而这个解决方案需要快速传输数据，并将我们最珍贵的媒体存储几十年而不会导致损坏。

我们去哪里寻找这个数据存储界的圣杯呢？遗传信息分子。DNA。硬盘使用1和0，而DNA存储使用四个化学碱基，腺嘌呤(A)，鸟嘌呤(G)，胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。还记得初中生物课吗？这些化合物成对连接(A到T；G到C)，形成双螺旋梯子上的梯级。事实证明，你可以使用DNA将1和0转换为这四个字母，用于存储复杂的数据。

作为DNA存储的先驱之一，微软公司正在取得突破。它与华盛顿大学的分子信息系统实验室(简称MISL)合作。在一篇新的论文中宣布，第一个纳米级DNA存储写入器已经问世。其规模为每平方厘米25 x 10^6个序列的DNA写入密度。更具意义的是，它是首个实现DNA存储最低写入速度满足条件的东西。

微软是云存储领域最大的参与者之一，正在研究DNA数据存储，以利用其无与伦比的密度、可持续性和保质期在竞争中获得优势。据称，DNA的密度能够在每平方英寸内存储10亿吉字节--这个数量比我们目前最好的存储方法--线性类型开放(LTO)磁带--所能提供的要大得多。

这些优势在现实世界中意味着什么？好吧，国际数据公司预测，到2024年，数据存储需求将达到9个zettabytes。正如微软所指出的，如果在150亿台设备上下载Windows 11，也仅会用到1 zettabytes的空间。使用目前的方法，这些数据将需要存储在数百万个磁带盒上。若使用DNA，9 zettabytes的信息可以存储在像冰箱一样小的地方。也许冰箱会是一个更好的隐喻，因为存储在DNA上的数据可以保存数千年，而磁带上的数据生命期则是30年，SSD和HDD甚至更短。

找到提高写入速度的方法可以解决DNA存储的两个主要问题之一(另一个是成本)。随着提升最低写入速度的门槛，微软已经在推动下一阶段的工作。

"下一步自然是在芯片中嵌入数字逻辑，允许单独控制数以百万计的电极点，在DNA中每秒写入数千字节的数据，我们预见该技术将达到包含数十亿电极的阵列，能够在DNA中每秒存储兆字节的数据。这将使DNA数据存储的性能和成本大大接近磁带。"

尽管这一切听起来很有希望，但我们距离将数据存储在DNA上还有很长的路要走。苏黎世联邦理工学院的Robert Grass表示，如果不考虑技术上的复杂性，DNA数据存储实在是太昂贵了--几兆字节就要花费数千美元，而且缓慢的写入速度意味着你不会想用DNA来存储频繁访问的信息。然而，世界各地的研究人员正在努力使我们更接近这样一个时代：我们创造的数据被储存在包含我们遗传信息的分子上。