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    • 1.DNA存储技术是什么
    • 2.DNA存储技术原理
    • 3.DNA存储技术具有哪些优点
    • 4.DNA存储技术的应用
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DNA存储技术

2022/07/01
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阅读需 3 分钟
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DNA存储技术是一种利用DNA分子保存数字或字母等信息的新兴技术。相较于传统数字存储方式,DNA存储技术具有高密度、高容量、低成本和长期保存等优势。

1.DNA存储技术是什么

DNA存储技术是指将人工合成的DNA序列作为信息载体,通过基因序列的编码形式来储存各种类型的数据。目前学界所使用的DNA序列模板是在自然DNA分子结构上进行改良而制造出来的。与现有的数据储存方式不同,DNA序列会将每个像素点或字符以二进制编码后转化为ATCG四种核苷酸包含的DNA序列,由此创建出了一个独一无二的DNA字符串。

2.DNA存储技术原理

DNA存储技术的原理是利用生物学中存在的遗传密码特性。普通的计算机数据,如照片或文字文档等,在计算机内被描述为二进制(0或1)串。而这些二进制信息可以翻译为ATCG四种碱基代表的脱氧核苷酸序列,进一步对应到DNA中。将数字存储在DNA中的实际过程是先将数据转化为DNA模板中相应的碱基序列,再使用基因编辑工具(如CRISPR-Cas9)将此序列插入到预设空位内,最后通过PCR和测序等技术验证存储的准确性。

3.DNA存储技术具有哪些优点

DNA存储技术相比于传统数字存储方式具备以下优势:

  1. 高密度:每克DNA可存储约10 ^ 19个二进制位,远高于目前任何数字存储介质。
  2. 高容量:已有研究表明,1g量级的DNA足以保存整个互联网(约40亿GB),且无需连接电力和网络。
  3. 长期保存:DNA作为地球上存在时间最长的分子之一,可在极端环境下保存上百万年,具有很高的保存稳定性。
  4. 低成本:随着合成技术的革新和价格下降,DNA存储价值日益凸显,再加上其易于自我复制等特性,预计未来会出现DNA存储云服务这样的商业模式。

4.DNA存储技术的应用

DNA存储技术已逐渐应用于永久数据储存、传输密码学以及基因组编辑等多个领域。在永久储存方面,DNA存储技术可以用于数字化档案、电影、音乐和文学作品等信息的保存。在数据传输加密方面,由于DNA序列的复杂性和高效性,使用DNA存储技术进行密码学加密运算会更加安全可靠。除此之外,DNA存储技术还有望用于基因组编辑领域,为人类治疗疾病提供新的思路。

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