🌟 DNA存储:破解大数据时代的“阿喀琉斯之踵”

全球数据量正以惊人的速度增长,预计到2028年将达380 ZB (1 ZB = 1万亿GB),但现有硬盘、磁带等存储技术只能保存不到1%的冷数据。如何低成本、低能耗地长期保存海量数据,成为全球科技竞争的新焦点。

近日,中国科学家团队从活字印刷术 中汲取灵感,成功研发出全球首台DNA活字喷墨打印机“毕昇一号” ,将DNA存储成本降至122美元/MB ,效率提升数十倍!相关成果已登上《先进科学》(Advanced Science)封面,标志着中国在DNA存储领域实现弯道超车。


“这是中国智慧对千年文明的传承与创新!”
——研究团队

💡 DNA存储:为什么是终极答案?

DNA作为天然的“数据硬盘”,具备三大颠覆性优势:
高密度 :1克DNA可存储215 PB数据(相当于2.4亿张DVD);
长寿命 :低温下稳定保存数千万年
低能耗 :维护成本仅为传统数据中心的0.001%

但传统DNA存储技术类似“雕版印刷”——每次存储需从头合成DNA,成本高昂且耗时。而“毕昇一号”通过活字印刷式复用 ,彻底改变了这一局面。

🔬 “毕昇一号”黑科技:活字印刷+DNA的完美结合

研究团队从中国古代活字印刷术中获得启发,创新提出“DNA活字”技术:

1️⃣ 预制活字
制作20 nt(核苷酸)的双链DNA短片段,两端带有“粘性末端”,可像乐高积木般自由拼接。每个活字可重复使用10000次

2️⃣ 高通量打印
通过“一步多级酶连技术”,将活字快速组装成DNA活字块,再克隆到质粒中保存。

3️⃣ 精准读写
“毕昇一号”打印机成功存储并100%精准解码了文本、图片、音频、视频 等多类型数据,效率达4字节/秒 ,远超传统合成技术。

🚀 成本直降90%!商业化曙光初现

与现有技术相比,“毕昇一号”展现出碾压式优势:

🔹 成本革命 :存储1 MB数据仅需122美元 ,低于所有已报道的DNA存储系统;
🔹 环保节能 :碳排放减少99%,助力“双碳”目标;
🔹 应用场景广 :医疗档案、文化遗产、航天数据等长期存储需求均可覆盖。

研究团队透露,下一代系统将实现千字节/秒 的写入速度,成本有望进一步降至10美元/MB ,真正推动DNA存储走向商用。

🌍 未来已来:中国领跑全球存储技术

这项研究由国家生物信息中心陈非团队 联合中科院计算所 等机构完成,获国家重点研发计划支持。它不仅是技术突破,更开创了“活字存储”的全新范式,为全球数据存储难题提供了中国方案。

正如论文共同通讯作者谭光明研究员所言:

“DNA存储将像造纸术和印刷术一样,重塑人类文明的传承方式。”

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