如今的信息时代，海量的数据和信息无时不刻地涌现，这些数据信息该如何进行更高效的存储呢？未来的硬盘会是什么样子的呢？

这家名为 Iridia 的初创生物技术公司给出了新答案—— DNA 存储。

图｜Iridia（来源：官网）

关于Iridia

据了解，Iridia 成立于 2016 年，总部位于美国加利福尼亚州的卡尔斯巴德，该公司致力于利用生物技术来开发新一代的数据存储方式，通过结合 DNA 聚合物合成技术、电子纳米开关和半导体制造技术，打造基于 DNA 的数据存储解决方案。

据悉，Iridia 近日获得了 600 万美元的风险投资，投资方是 Prime Movers Lab。早在去年 3 月份，该公司获得了由 LifeSci Venture Partners 领投的 2400 万美元 B 轮融资。

现阶段，Iridia 正在开发一种高度并行的格式，以使纳米模块阵列能够以极高的密度存储数据。而凭借此次新的投资资金，Iridia 将开发设备原型同时进一步验证公司的技术。

“Iridia 的团队喜欢 Prime Movers Lab，因为他们能解决大问题。”Iridia 总裁兼首席执行官 Murali Prahalad 博士称，“Prime Movers Lab 能够帮助扩展和商业化我们的 DNA 存储技术。但 DNA 存储想要实现商业化可能还需要数年的时间。”他补充道。

据了解，Prahalad 在生命科学行业拥有超过 18 年的行政和创业经验，在加入 Iridia 之前，他曾担任 Epic Sciences（EPIC）的总裁兼首席执行官。

另外，作为此次投资交易的一部分，Prime Movers Lab 的合伙人，Amy Kruse 博士将在 Iridia 董事会任职。值得注意的是，Illumina 的创始人 Jay Flatley 同时也该公司董事会成员。

“Iridia 目前有 14 名员工，计划在未来一年半内将人数翻番。另外，我们拥有三项专利，第四项正在进行中。”Prahalad 表示。

DNA存储的秘密是什么？

众所周知，DNA 是一种由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物，脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）。早在 2012 年，哈佛医学院遗传学家 George Church 便在论文中描述了将 DNA 作为数据存储材料的潜在用途。

Iridia 的方法便是通过 DNA 的四种碱基来来存储计算机数据的 0 和 1，同时该公司正在利用其合成生物学技术创建一种可以读取、写入和存储数据的微芯片。

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图｜Iridia 开发的 DNA 存储技术（来源：官网）

据介绍，用 DNA 存储信息有三个优势：高密度存储、可解码和耐用。在过去的 38 亿年中，大自然将 DNA 优化为终极的数据存储工具。最近，关于约 70 万年历史的马基因组完全恢复和测序的报告强调了 DNA 固有的长期稳定性。此外，DNA 提供了一种极其密集的存储介质，一个人类细胞中的 DNA 编码了大约 24GB 的信息。

“去年全球产生了约 20ZB 的数据量，随着人类产生越来越多的信息，增加存储容量的前景出现了。”Prahalad 说，“DNA 具有惊人的存储信息能力，没有什么比 DNA 能更好的作为储存分子。人体所有细胞中的 DNA 总重量才仅仅 1 克，但包含的信息足以填满 100 亿个普通硬盘，假设每个硬盘的容量为 6TB。”他补充道。

对于耐用性方面，“科学家们能够读取早已死亡乃至成为化石的 DNA 信息，相较之下，用于存储信息的磁带的寿命仅仅 30 年。”Prahalad 表示。

在 Prahalad 看来，在决定哪些数据（比如交易数据、传感器数据或社交媒体数据）被丢弃或删除的时候，更多的情况是不知道需要丢掉什么，而保留这些数据可能会带来好处。通过捕获和利用更多数据，并应用机器学习和人工智能，人们和企业可以将信息货币化，并获得新的变革性见解。

另外，传统的数据存储还存在生态方面的问题，毕竟维护磁盘和磁带上的数据需要很多的能量。对此，Prahalad 表示，“据统计预测，到 2030 年，冷却数据中心的任务将消耗全球约 8% 的电力。”

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图｜DNA 存储（来源：Pixabay）

“而以生物学的方式存储数据可能是一个很大的优势。”Kruse 表示，“生物技术倾向于提高能源使用和产出的效率。它总是在优化。这对生物学来说是一件很酷的事情。”

Kruse 还指出，除了民用和商用领域，数据存储也是国防情报领域关注的一个关键问题。“毫无疑问，我们正在从传感器中获得海量的数据，包括卫星和无人机等。”她补充说。

DNA数据存储的优势

随着数字化时代的到来，可以毫不夸张地说，数据存储与安全正在成为整个社会正常运行的基础。同时，物联网、人工智能、虚拟现实、自动驾驶等新技术的应用则进一步大幅提升了数据存储要求。

据IDC预测，到2025年，全球将生产163ZB的数据。在未来，当前以硬盘为主的存储设备将面临非常严峻的挑战，因此，研发高容量、高密度并且能够承受极端环境条件的数据存储介质势在必行，而DNA存储则成为众多科技公司探索的新方向。

对大多数人而言，DNA数据存储是一项非常神奇的技术。在自然界，亿万年来，各种生物都是利用DNA携带的遗传信息来保证物种的繁衍生息。早在上世纪60年代，就有科学家提出了利用DNA存储信息的想法。

在计算机中，所有数字都是由0、1构成的二进制编码，而DNA数据存储技术则是将0、1数据通过一定的编码方法转换成DNA中的A、T、C、G四种碱基，通过合成含有这些碱基序列的DNA即可实现数据信息存储。

与传统的存储介质相比，DNA数据存储具有存储密度高、保存时间长、易获取、易维护、能耗低等特点。

未来发展的研判

（一）DNA存储技术具有重要战略价值

传统存储器的主要材料是硅晶片，其制作需要熔融、切割、刻蚀和清洗等过程。伴随着数据存储需求激增的同时是硅晶片使用量的激增，以及由此造成的环境污染问题、水资源和能源消耗问题等。此外，硅基半导体的摩尔定律也在走向物理极限。另一方面，5G通讯的普及将促进物联网社会的构建，海量电子元器件必然产生电子垃圾泛滥的新问题。DNA存储技术将在减少半导体材料、电力能源、水资源的使用，减少化学工艺造成的废水废物排放，尤其是使用可生物降解的DNA代替不可降解的电子垃圾等方面，或可发挥重要作用。因此，DNA存储技术对国家开发替代性的数据存储介质、维护生态环境安全和能源安全等具有重要战略意义。

（二）DNA存储技术或将增加数据管理难度和数据失窃风险

存储数据的DNA可整合到细菌基因组、动物基因组甚至是人类基因组（如手指的一小块细胞群，不会对整个身体基因组造成影响）上，数据可随细胞复制而拷贝扩增。DNA存储技术或将使生物体尤其是人体成为自由行走的“硬盘”。DNA因其微型性、生物相容性等隐蔽性特点，以及非金属材料导致的传统安检设备失效，将严重冲击当前的数据管理模式。尤其是某些人员通过DNA秘密携带重大机密数据出入海关，将增加数据失窃风险。西方科技强国在DNA存储领域的快速发展，使我国数据安全面临新挑战、新变局。密切跟踪全球DNA存储技术的研究进展，积极促进和提升我国DNA存储技术的研发能力，与时俱进更新数据管理理念和模式，研发DNA存储相关的新型监测和监管设备，是我国面对DNA存储技术挑战的重要应对之策。

（三）DNA存储技术或将成为特殊加密用途的数据存储手段

DNA存储作为一种新兴多能的存储方式，或将成为军事领域、经济领域等特殊加密用途的数据存储手段。军事应用方面。美国科学家曾在1999年发表过“DNA隐写术”的文章。研究人员将“JUNE 6 INVASION：NORMANDY”（6月6号入侵：诺曼底）这段历史上的军事密令转化成100bp左右的DNA信息，然后将该DNA与30亿bp的垃圾DNA信息混在一起。只有通过密钥（也就是一对引物）进行PCR扩增获取目的DNA片段，测序后解码方可获得该信息。金融应用方面。近期，Facebook推出了电子加密货币Libra，一石激起千层浪，众多国家央行高度警惕和密切关注，不少大型企业也蠢蠢欲动推出自己的电子加密货币。从比特币到Libra，电子货币似乎将成为未来社会的一个重要趋势，而个性的、稳定的和安全的新型存储方式也就成为必然需求。美国初创公司Carverr推出将数字货币密码存储在DNA中的服务，以保护数字货币财产，28位客户已与其签约。Carverr公司目前还在与银行和其他大型加密货币控股公司进行谈判，以扩大服务范围。

（四）其他生物存储技术也值得重点关注

近期，除DNA存储技术外，其他生物存储技术也涌现出新成果。例如，2019年5月，美国哈佛大学开发出利用蛋白质存储数据的新技术。该技术减少了合成新分子的难度和消耗时间，同时避免了从线性DNA大分子中编码和读取数据的难题。7月，美国布朗大学将2000bp数字图像数据储存在含有糖、氨基酸和其他类型小分子的液体混合物阵列中，并能够在其中进行数据检索。据称，小分子代谢物具有比DNA更大的信息密度。

传统半导体存储方式或许在未来一段时间内仍将占据数据存储方式的主流，而包括DNA存储、蛋白质存储和小分子代谢物存储等形式的碳基生物存储方式在技术层面尤其是成本方面还有很长的路要走。但是，纵观数据存储历史可以发现，随着人类社会数据量的不断增加，存储介质也在持续不断地迭代变化。人类历史的脚步不会停下，碳基生物存储尤其是DNA存储是我们不得不关注的重要前沿技术方向。

来源：生辉，资本实验室，明日情报