拜IoT物联网之赐,我们早已进入PB级(Petabyte)资料量的大数据时代,未来Metaverse元宇宙真的来到,全球资料量势必再翻好几个数量级达到EB级(Exabyte)的可怕程度。如今,全球每一天累计的资料量就达到2.5PB,长此以往,每年全球所产生的资料将会呈现非常惊人的指数性增长,人们很快就会面临“存储能力赶不上资料产生速率”的棘手难题。或许专门存储我们基因信息的DNA,将会成为解决未来资料存储难题的圣杯。
在EB级超大数据量的冲击下,传统存储媒体完全不够看。根据《自然》期刊预测,如果我们所有视频、照片及文件都存储到传统闪存芯片上的线年,该芯片所消耗的硅,将会是预期供应量的10到100倍。由此可见,面对未来资料存储,我们已到了非改弦更张不可的地步。
在寻求未来存储的诸多努力中,DNA存储成为最有潜力的解决方案之一。与华盛顿大学分子资系统实验室(”Molecular Information Systems Laboratory, MISL)合作的微软,即为当前DNA存储的先驱之一,该公司最近在将DNA作为资料存储的研究中取得一些突破与进展。
该公司在最新的一份研究论文中,宣布推出第一款“纳米级”DNA存储写入器,该研究团队预计其DNA写入密度可达每平方厘米25 x 10^6个串行,比之前产品写入密度高出“三个数量级”(1,000倍)。其最重要的地方在于,该产品首度表明其成功达到DNA存储所需要的最低写入速度。
相对硬盘是使用0与1来存储,DNA存储则使用4个化学碱基:腺嘌呤(adenine, A)、鸟嘌呤(guanine, G)、胞嘧啶(cytosine, C)和胸腺嘧啶(thymine, T)。这些化合物会成对连接,在双螺旋梯形结构上形成梯级。事实证明,通过DNA将0与1转换成A/G/C/T四个字母来存储复杂大数据绝对可行。
身为全球最大云计算存储服务供应商之一的微软,就是看好DNA存储在密度、持久性及存储寿命上无与伦比的优势。据称,DNA具备每平方英寸存储1EB资料的惊人存储密度,这是当前目前支持最大存储量之最佳存储方案LTO磁带远远无法达到的水准。而且磁带存储年限顶多30年,但DNA存储可延续保存数千年之久。
然而DNA却具备两大致命伤:写入速度与成本,尤其高昂的成本让人望之却步,目前数MB的DNA存储就要数千美元。随着微软纳米级DNA存储写入器的推出,以及最小写入速度阈值的掌握,DNA写入速度已经进展到可行性的另一个阶段。微软接下来的重点研发工作就是嵌入数字逻辑芯片,让数百万电极点的个别控制,能以每秒存储数KB资料的速度写入DNA之中,一旦完成,届时DNA存储的性能与成本表现将达到与磁带相提并论的等级。
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