高密度分子数据存储的发展

本篇来自Stanfordcompression workshop2019论坛系列讲座，演讲者是来自斯坦福的Hanlee Ji。

几十年来，数据在人类社会呈爆发式增长，并且增长势头长期迅猛。在海量的数据面前，我们的数据存储方案却没有很大的提高，当前最常用的机械硬盘与固态硬盘的寿命都在数十年，而且转移和拷贝数据十分不便，随着数据的持续增长，我们需要新的存储介质来保存人类文明。

所幸，自然界中的生命给我们提供了很多种类的解决方案。在生物中主要有DNA->RNA->蛋白质的数据流动方向，考虑这三种物质：

1.蛋白质很难用20多种氨基酸精确描述，以及蛋白质难以保存，不能被反复存取，所以蛋白质在分子数据储存上不是一种好的形式。

2.RNA可以很容易被高效写入，但是RNA的问题在于因为化学组成中的微妙碱基对发生了变化，RNA对十分敏感，容易快速降解，因此RNA也不是一个好的形式

3.DNA的双链结构很稳定，它可以保存信息数十年，如同在电路中操作电子一样，我们发展了很多手段操作DNA。因此，将DNA视作一种新的数据存储介质逐渐成为一个很自然的观点。

DNA作为数据存储介质有很多优势：

1.数据存储密度高多个数量级

2.低温下可以保存数百数千年稳定

3.长期储存不需要电力供应，功耗低

4.数据的快速复制

当前DNA作为数据存储介质的问题主要在于读取较慢，但与此同时，几十年来读取技术在快速发展，可以预见不久的将来，读取速度将快速提高。

斯坦福的一个跨学科团队已经在着手建立DNA存储系统，在最近发表的论文中已经实现了DNA的随机读取和数据定位。相信在不久的将来，DNA作为分子数据存储技术将不断发展成熟。