微软宣布“小目标”:打造数据储存“精品店”

科技日报 2017/5/25

微软研究院5月22日宣布了又一个“小目标”——10年内将DNA数据存储系统纳入数据中心并开始运行。

据《麻省理工技术评论》当日报道,微软研究院计算机设计师道格·卡米安表示,公司计划3年内开发出DNA数据储存的商业化原型系统,并选取一个数据中心,打造数据存储的“精品店”。系统的最终尺寸将与上世纪70年代的施乐(Xerox)复印机相当。

小目标背后,是微软雄心勃勃的大目标——让数据备份和归档的磁带驱动器退出历史舞台,全部改用“DNA存储”。

DNA存储能力超乎想象

这一计划的宣布表明,“用人类基因片段保存视频、图片等珍贵文件”看似充满奇幻,却获得技术巨头们的青睐。其背后的原因在于,继续缩小计算机存储设备的努力已遭遇瓶颈,而DNA储存数据的能力超乎想象。

DNA存储的最大优势在于其超大容量,一立方毫米DNA能存储的数据高达1018字节。有研究表示,1克DNA能容纳455EB(艾字节,1艾相当于10亿GB)数据,而5EB就相当于至今全人类的所有讲话。如此一来,全世界所有电影可以被“浓缩到”糖块大小的体积内。

此外,DNA存储介质经久耐用。与磁带和硬盘最多只能保存50年不同,DNA存储能完整保存千万年之久。许多研究人员从哺乳动物和古人类骨骼组织提取重建出基因,证明这些DNA几乎能永久性存活。

新老公司纷纷跟进

DNA存储的巨大优势让美国多家初创公司青睐有加,纷纷开始涉足这一领域。他们与科技巨头们合作,改进DNA的合成效率,取得了一些突破性成果。比如,用酶取代沿用40年的化学合成DNA方法,模拟人体DNA的合成过程。微软目前已与旧金山一家DNA制造公司签订合同,向该公司购买DNA产品。该公司首席科学家维克托·知尔诺夫表示,DNA是全宇宙中最密集的存储媒介,能解决现有数据信息指数级增长的大难题,这是他们投身该领域的原因。

世界最大的电影制作公司之一特艺集团(Technicolor Research)科学部主任珍·波洛特表示,他们正在资助哈佛大学基因组专家乔治·丘奇,希望能在此领域占据一席之地。“我相信今年就会公布重大突破。我们公司1951年之前制作的电影中,大概一半电影胶片已经不能复原。虽然现有高清视频和虚拟现实技术等能帮助公司挽救其中的一些电影胶片,但我们讨论后认为,应该着手研究DNA存储技术,以更长久地保存这些珍贵的影像资料。”

进入实用仍面临障碍

但DNA存储系统进入实用仍面临几大障碍,其中最大的障碍是成本问题。以现有合成DNA链的水平,将数据字节转换成DNA代码(即组成DNA的4个碱基)费力费时,成本很高。在微软一项涉及近1350万个DNA片段的研究中,光购买这些DNA就花了80万美元。

另外,将数据自动写入DNA的水平还存在局限。去年7月,卡米安和华盛顿大学计算机实验室科学家路易斯·瑟兹合作,成功利用DNA存储技术保存了约200M数据,内容包括《战争与和平》等100部世界名著和音乐唱片等。卡米安推算,因写入200M数据用了好几个星期,写入速度只有400字节/秒,距离微软设定的100兆字节/秒还相差很远。由于数据写入和检索的速度太慢,在一些特定场合,如警察办案视频和医疗档案等涉及法律和法规的存档数据,DNA存储技术将无法使用。

微软曾表示,只有将现有成本降低一万倍,DNA存储才能获得广泛应用。许多专家认为,这几乎不可能实现。但微软坚信,随着需求增加,一切皆有可能。(记者 聂翠蓉)

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