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巨匠好，我是尹烨。你知说念全宇宙能够存储数据的最高效的载体是什么吗？我们齐活在了一个信息爆炸的年代，每一天互联网上的数据到底有多大？据统计2023年我们国度的数据总量是32.85ZB（泽字节），一个ZB绝顶于10的21次方字节，你不错算一下，一天即是900亿个GB。
而放到全宇宙，2023年概况是120个ZB，到2025年这个数字将达到175个ZB。
数据存储的需求
这样多数据齐放哪儿？除了存储在各个结尾，你的手机里有，我的手机里有，大部分数据可能齐放在数据中心里了。
全宇宙概况有600个超大范围的数据中心，基本上每一个数据中心平均有跳动5000台办事器。关联词即使如斯，我们如故跟不上日益增长的数据存储需求，巨匠想想我方的手机是不是很快就满了。是以，每过两年又得重新再多建100个超大范围的新的数据中心。
天然这个数据中心不是你想建就建的。每一个数据中心它的背后内容是动力撑执，要大齐的电力撑执，不仅高能耗还会对环境产生负面影响，不错说数据存储就像我们今天的超等诡计相通，是全宇宙齐头大的问题。那能不可有一种更高效、更板滞耗的数据存储神情？
我时常说，与其东说念主类自研，不如说念法天然，要以天然为师。东说念主类搞不定的问题就要从人命里去寻找，连年来DNA存储成为这个鸿沟炙手可热的参谋热门。
DNA也能存东西吗？天然能。我们每一个东说念主，每一个蓝鲸，每一个大象，齐来自于一个受精卵，那一个受精卵是何如知说念你是东说念主如故蓝鲸如故大象的？
就因为我们的基因组，是以每个东说念主来例如的话，我们的遗传信息齐写在了30亿个碱基对内部。爸爸30亿，姆妈30亿，合在沿路即是一个受精卵。它们存储在一个受精卵内，这个内部的DNA的全齐的物资量唯一6个皮克（pg），皮克是10的-12次方克，是以姆妈通过280天就把这一个受精卵推广了1万亿份。
你变成荣达儿呱呱落地的时候，你是刚好差未几即是1万亿个细胞，是以姆妈是很锐利的，这个复制的遵守要比我们的硬盘强多了。
若是我们能用扫数的DNA来存储东说念主类的文雅数据，一公斤DNA就够了。1克DNA表面极限上能存储的数据是455个EB，况且DNA分子相等雄厚，低温条目下能存数千年以至更长的时刻。是以它有相等大的后劲，能够成为一种全新的高密度冷存储的介质。
既然DNA存储这样高效，为什么莫得实施应用呢？
第一个即是写它的资本相比高，你要把这些数据0101变成ATCG，然后再把它合成出来，这个本事目下还不够熟习。2022年有一个综述预估，若是在DNA内部写一个TB的数据，资本需要8亿好意思元，这个资本乍一听瑕瑜常炸裂关联词也无谓咂舌。
当年第一个东说念主的基因组（测序）我们花了38亿好意思元，今天只须花100好意思元就够了，是以我们如故把这个问题留给本事和时刻。
第二个问题是，内容我们目下的测序的本事的问题，即是它的这种读写妥协锁的速率齐相比慢。天然DNA的测序资本依然比合成资本低好多了，关联词比传统的数据的存储神情如故高。
比如说放到硬盘，放到U盘，随时齐不错读取的这叫热存，刚才说的那种神情叫冷存。这种冷存储内容上你不错冻在那边，往往常使用，但读出来的时候你如故要用测序的。
就像畴昔我们拿光驱读光盘，目下你要拿测序仪去读它的DNA信息，如故要用专科确实立，专科的东说念主员，他的读取的门槛，包括它的反应速率齐如故不够的。
举牌DNA存储新行径
本年10月份，来自亚利桑那州立大学，包括北大诡计机学院的一个集会团团队，在nature上发了一个著述。他们别具肺肠，驾驭DNA的甲基化来存信息。
什么叫甲基化？浅薄的讲，甲基化是我们DNA上的一种表不雅遗传修饰。举个例子，若是一副扑克牌的后头齐相通，我们管它叫DNA，关联词若是你出了老千，在一部分牌上标注了一些象征，我们就不错去管它叫甲基化。
绝顶于我们在DNA内部的碱基，每个东说念主给戴了一个甲基的帽子，原本即是一个氢，目下变成了一个甲基，它就变成这样一个基团了。
它干什么呢？它好像莫得转换基因序列，但它却能够调控基因的抒发。在东说念主类的细胞内概况往常的景况下，1%的DNA内容上是处于甲基化景况。
通过这样的神情何如来竣事DNA存储呢？
当先他们准备了一条单链的DNA载体，以及一堆不错跟载体互补的短链的DNA，然后他们按照要存储的信息，一一为短链上的这些DNA碱基给它戴帽子：编码是1的话戴帽子；编码是0就不戴帽子。
用这样的神情把数据扔到了DNA里，然后在一些酶的催化下，带着数据的短链DNA会我方因为A对T，G对C，安宁地就补到了互补的那条DNA载体上，酿成了一个完整的DNA双链。同期又在另外一个甲基治愈酶的作用下，这些甲基化的信息就会平行地，内容上是把柄碱基互补旨趣，把它复制到了你启动准备的这个长的DNA载体链上。
临了你把这个载体链测个序，我们就能知说念原本它这里的信息，把柄0101，我就知说念你在告诉我什么了。
这个存储神情的优点在于它无谓我们一个一个碱基去合成DNA，只需要在目下通用的DNA上，通过苟且的甲基化来编码0和1，从而竣事信息的存储。它的破耗的时刻和资本齐大大裁汰了。
光有一个表面还不行，我们还得举一个实真实在的案例。参谋团队把一个中国汉代老虎的拓印图，还有一张熊猫的彩色图片齐放到了DNA里。老虎的拓印图大小是16833个字节，很小的一个图片，它分红了48个条形码，以刚才的这种甲基化的神情存到DA里。
然后第一次拓印收场以后测了一下，准确度唯一90.35%，然后还得重新去迭代一些算法。第二次准确率依然达到了93.6%了。
参谋东说念主员就发现，原本是识别好多甲基化位点的准确率相比低。把这些位点再排斥之后，准确率就从93.6%到了96.3%，再不绝给一个编码纠错有预备，临了数据终于完全规复。
通过这样的一个历练出来的有预备，再去存储比这个老虎图片大的好多的熊猫彩色图片，这个图片有252504个字节，图像赢得了无缺的规复。即是通过一启动的历练赢得一个好的算法，然后再把它付诸于应用。
我祥和DNA存储这个鸿沟依然好多年了，至少在2016年启动，我就依然启动在公开的时局不停的保举这样的一个本事，包括我的科普竹帛《人命密码》《了不得的基因》齐讲过DNA存储本事。
是以当我看到这个来自于北大诡计机学院的集会参谋效果，我也感到相等的怡悦。通过表不雅遗传来存储信息的想路可谓别出机杼，也有望为我们DNA存储本事拓荒一条新的说念路。
我也相等盼望看到这个本事的熟习，毕竟用有机碳存储，而不是用无机硅存储，是东说念主类跟天然学习的一个突出好的神情，也但愿到那一天，数据存储对东说念主类来讲将不再是问题。
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