近日，国内科学家在DNA存储上实现重大突破。包括微软，华为在内的企业以及奇绩创坛，峰瑞资本，英诺天使，中科天使，常见投资等在内明星投资机构已经开始布局。

比尔盖茨有张极具意义并奉为经典的照片。年38岁的比尔盖茨坐在33万张纸上，手中拿着一张光盘告诉全世界：一张光盘能记录的内容，比这里33万张纸上的信息都多，自此开启光盘存储新时代。

“未来5-15年，中国科学家将在数据中心，手中拿着一管DNA告诉全世界，这里面记录的是当前全世界的数据”！去年9月“海上院士讲坛”上中国科学院院士樊春海对未来DNA存储技术的前景作出预判。

仅仅过了几个月，中国科学家就在DNA存储技术上实现了重大突破！日前，东南大学师生团队成功将校训“止于至善”存入一段DNA序列，实现了DNA存储技术的新突破，并将相关成果发表在国际学术期刊《科学·进展》上。

该研究团队带头人刘宏教授对外表示：“我们的重要突破点就是实现了DNA合成与测序环节的一体化，实现一体化后，DNA存储的效率和准确性会提高，更容易实现大规模的数据存储”。

01一克DNA存下全球信息

什么是DNA存储？人们为何急于寻找新的数据存储技术？

众所周知，目前计算机存储的数据都是依据电压的高和低代表0和1来表示的，DNA存储则是把原本这些用0和1来表示的内容换成用碱基：A，C，G，T来表示，简而言之就是用遗传代码替代计算机代码，实现从数字信号到化学信号的过程，被称为数据存储终极技术！

“DNA是一种序列确定的生物大分子。DNA存储技术就是将生物DNA分子进行编码，从而在DNA序列上存储信息。”东南大学生物电子学国家重点实验室刘宏教授介绍。

DNA携带有合成RNA和蛋白质所必需的遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。存储模式DNA这种双螺旋结构上有4个化学基团，即核碱基，每种碱基都有一个字母标识：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。它们按照特定顺序排列，组成遗传信息，指导生物体生长发育。

研究人员开发的DNA数字存储系统利用这4个碱基“字母”，开发定制代码，核碱基可以看做是编程代码0,1，组成完全区别于生物体所用“语言”。当复制一份计算机文件时，DNA数字存储系统首先把硬盘信息中的二进制数翻译成定制代码，然后借助标准DNA合成机器制造出相应的碱基序列。所以，DNA存储技术就是用人工合成的脱氧核糖核酸（DNA）存储文本文档、图片和声音文件等数据，随后完整读取的技术。

那么研究DNA存储，用遗传代码替代计算机代码对于我们而言有何意义？

随着使用网络的人们越来越多，网络中上传和使用的短视频、图片、邮件等数据也呈几何倍增加。分析公司Domo公布的数据显示，年全球人均每秒将创造约1.7兆字节的数据，假设世界人口为78亿，一年可创建约ZB（0亿个1TB硬盘的信息价值）。此外，随着物联网、5G等技术的不断落地，网络数据超载所造成的存储问题将越来越凸显。

那么将DNA作为存储介质究竟有哪些优势？刘宏教授表示：“一是信息密度高，据微软研究院此前估计，1立方毫米的DNA就能够存储1个EB（Exabyte，百亿亿字节）的数据；二是存储时间长、稳定性强，在合适的条件下，可以存储上万年；三是存储能耗很低”。

由于存储结构与传统磁盘和光盘不同，因此DNA的存储密度极高，1克的DNA就能够存下天量的信息，不再需要成千上万个阿里巴巴、腾讯、亚马逊这样的数据中心对信息进行存储。因此“十四五”规划纲要进一步将DNA存储提升至重要的地位。

“十四五”规划纲要提出，加快布局量子计算、量子通信、神经芯片、DNA存储等前沿技术，加强信息科学与生命科学、材料等基础学科的交叉创新。对此中国科学院院士樊春海认为：“DNA存储与量子计算、量子通信同时写入国家顶层设计，将对后续深入的技术研究、加快技术转化带来积极影响”。

02各国巨头提前布局

在全球数据信息总量呈指数级增长的背景下，DNA存储技术也已引起多个国家和地区的重视。目前美国是进行相关规划布局最多的国家，涵盖了从数据“写入”到“读取”的多个技术过程。

早在年美国国防高级研究计划局就启动了分析信息学计划，并为哈佛大学、布朗大学、伊利诺伊大学和华盛顿大学提供了约1,万美金的资助，用于研究和利用各种分子的结构特征和特性来编码和处理数据。第二年，美国国家科学基金会（NSF）投入1,万美元资助包括基于DNA的可读取电子存储器、使用嵌合DNA的纳米级芯片存储系统、基于纳米孔读取的高度可扩展随机访问DNA数据存储、核酸内存在内的8个研究项目。

年以来，美国对DNA存储技术领域继续抓紧布局，美国国防高级研究计划局（DARPA）在推动科学技术基础研究战略中明确提出重点