用于数据存储和检索的DNA

经过Michael A. Fisher.那Lindsay Milliken.那特里西亚白色和美国科学家联合会•7月21日，2021年

为减少传统数据中心的负担，改善DNA数据存储可能是关键

正在生成数据 - 例如照片，视频和社交媒体帖子的步伐是升起急剧上，超过了传统的基于硅的数据存储技术的缩放限制，DNA可能是部署帮助迎接这一挑战。作为可能需要的大量数据存储量的指示，一个模型预测即至2030年，数据中心的电力使用可能会占全球电力需求的占8％。有必要进行数据存储的新范式，例如使用DNA进行保留信息。

DNA是遗传物质，包含生物设计的计划，但DNA也可用于存储由生物创造的数据。DNA是用于数据存储的有吸引力的材料 - 它是稳定的，可写的，可读的和信息密集。理论上，整个世界的数据可能是储存在DNA的咖啡杯大小。

那么怎么样？储存例如，在DNA工作中的视频？（参见图1.）首先，使用算法将视频编码为组成DNA分子的TS，CS和GS。然后合成DNA分子并储存。为了访问数据，将测序DNA分子，并且使用相同的算法转换DNA分子，再现视频。

**图1。**DNA中的数据存储和检索。首先，像存储在计算机硬盘上的数据一样，通过将1S和0S转换为由AS，TS，CS和GS组成的DNA序列的算法进行处理。然后合成与那些序列的DNA链 - 或写入 - 并储存在活细胞（体内）或试管中（体外）。可以使用PCR从存储器中检索数据 - 相同的技术部署以测试导致CoVID-19的冠状病毒 - 选择性地瞄准特定数据包。可以使用DNA测序仪器读取PCR产物，提供原始DNA序列，并再现数据。图形适应Teaze，Nivala和Strauss 2019，自然评论遗传学。

DNA是一种聚合物 - 由连接在一起的大量类似的构建块组成的物质，也可用于存储信息。例如，正在探索塑料聚合物，用于信息存储应用;一组合成一种塑料聚合物，当读出时，再现a引用由简奥斯汀。通过扩大实验发展努力into (i) increasing the rates at which DNA can be synthesized and sequenced and (ii) detecting and correcting for errors in DNA synthesis, and by pursuing fundamental research into data storage across a variety of polymers, it is possible the U.S. science and technology enterprise could devise a polymer-based method for rapid data storage and retrieval, and meet the data storage challenge.

该CSPI科学和技术政策快照在国会议员比尔福斯特（D，IL-11）和他的科学交流之上扩大了新的FAS组织科学理事会。