2018年,研究人員構建了第一台可以用DNA寫入、存儲和讀取數據的機器原型。
立陶宛發起了「DNA硬盤」計劃,而且宣稱要在3年內搞定。
該計劃正式名為「DNA微型數據自主歸檔工廠」,縮寫為DINAMIC,由立陶宛一家基因科技公司Genomika聯合考納斯理工大學超聲波研究所(KTU URI)等機構共同推進,目標是在3年內研發出以DNA作為存儲介質的全新數據存儲設備,利用DNA四個鹼基(CGAT)來替代現有的0、1。
Genomika公司稱,DNA存儲設備不僅可以解決空間問題,還能減少數據中心散熱用水量,降低SSD製造對稀土金屬的需求,還可以提高數據保存的可靠性、持久性。
考納斯理工大學聲稱,DNA存儲技術的一大優勢在於能夠以極小的空間存儲大量的資訊,而且在長期存儲方面有著極高的穩定性和可靠性。
目前,這一項目已經得到了歐盟委員會創新委員會(EIC)先鋒計劃的資助。
不過,Genomika並未公布DNA存儲密度等實際的指標,並表示3年只是一個預估時間,項目推進過程中可能會遇到意想不到的障礙。
在DNA中存儲資訊並不是一個複雜的概念。幾十年前,人類學會了DNA排序和合成,即讀取和寫入DNA。單股DNA中的每個位置由四種核酸之一組成,稱為鹼基,表示為A、T、G和C。 00,T可以是01,等等),但實際上,資訊通常存儲在每個鹼基的有效一位(0或1)上。
此外,DNA的存儲密度比磁帶或固態介質高出許多倍。據計算,網路上的所有資訊(估計約為120澤字節)可以存儲在一塊方糖大小或大約一立方厘米大小的DNA中。實現該密度在理論上是可能的,但我們可以通過低得多的存儲密度來實現。 「每1,000立方米一個網際網路」的有效存儲密度仍然會比當今單一數據中心的磁帶小得多。
迄今為止,大多數DNA數據存儲範例都依賴化學合成短片段DNA,最多可達200個左右的鹼基。標準化學合成方法足以用於演示項目,也許還適合早期商業工作,存儲少量的音樂、圖像、文本和影片,最多可達數百GB。然而,隨著技術的成熟,我們將需要從化學合成轉向更優雅、可擴展且可持續的解決方案:使用酵素來寫入這些串行的半導體晶片。
數據寫入DNA後,分子必須安全地保存在某個地方。已發布的例子包括乾燥玻璃或紙上的DNA小點、將DNA包裹在糖或二氧化矽顆粒中,或只是將其放入試管中。可以通過多種商業定序技術來完成讀取。