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又见DNA存储,Biomemory公司及其技术和产品

又见DNA存储,Biomemory公司及其技术和产品 数字罗塞塔计划
2025-10-30
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导读:DNA存储作为新兴技术,从一出现就展现出其无可比拟的想象空间和巨大优势,很有可能成为未来温冷数据存储的主流解决方案,为海量数据永久存储与相关领域的发展提供有力支持。

三年前,笔者曾经写过一篇有关DNA存储的文章——《DNA存储:数据存储的终极解决之道》,对这项被写入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的前沿技术进行了介绍。由于DNA存储超出了笔者的知识领域,当时笔者也仅仅只是对网上查到的相关信息进行收集、整理、归纳、总结,无法鉴别信息的真伪,仅供读者参考。

上个月,笔者有幸与国内DNA存储领域领先的研究团队——天津大学微电子学院的陈为刚教授团队面对面交流,了解到一些DNA存储的最新进展,于是又催生了笔者的创作冲动。

《DNA存储:数据存储的终极解决之道》一文中,笔者曾经对刊登在《中国档案报》2022年6月6日第三版的一则新闻——《全球首例:存储在DNA上的数字档案已存入法国国家档案馆》进行了引用,但当时并不知道背后的技术提供方是谁,现在从陈教授那里了解到,这是一家叫Biomemory的法国科创公司。

为此,笔者查阅了相关资料,将这家公司的相关情况及其提供的DNA存储解决方案的最新进展和技术特点写成这篇文章,分享给大家。


PART 01

法国国家档案馆的DNA胶囊

时间回到三年前的2022年,法国国家科学研究中心(CNRS)与索邦大学组成的研究小组介绍了其“DNA革命”项目,这个项目的名称寓意数据存储领域即将迎来一场真正的革命。在该项目中,CNRS和索邦大学联合开发了DNA Drive(DNA驱动器)技术,并与法国国家档案馆展开了合作。项目组利用其开发的DNA驱动器,成功将两份对法国具有重要象征意义和历史价值的档案(1789年的《人权宣言》和1791年的《女权宣言》)的文本存储在DNA胶囊中,并正式移交给法国国家档案馆,被永久存放在法国国家档案馆的铁柜中,这在公共文件保存机构中尚属世界首创。

法国国家档案馆馆长表示:“数据存储已成为档案馆面临的关键挑战之一,法国国家档案馆目前存储了超过70TB的数据,几年后应该会超过200TB,对存储容量的需求巨大。”

全球数据存储市场预计到2028年将达到3900亿美元,随着数据存储需求的快速增长(尤其是AI、云计算等领域),而其中80%以上的数据属于不经常访问甚至基本不访问但又需要长期保存的温冷数据,DNA正具有成为需要长期保存冷数据的理想存储载体的主要特征,包括稳定持久(可保持数十万年)、高度浓缩(数十亿份文件在一个微胶囊中),而且不消耗物质能量


PART 02

Biomemory公司

Biomemory成立于2021年7月,作为CNRS和索邦大学的衍生企业,由两位学术研究人员CTO Pierre Crozet和CSO Stéphane Lemaire以及企业家兼CEO Erfane Arwani创立,融合了法国顶尖科研机构的技术积累和学术支持。Biomemory利用合成生物学开发可存储数千年的生物安全DNA聚合物,旨在打造更环保更持久的数字存储技术,致力于数据存储的可持续发展。

Biomemory的DNA存储创新方法结合了分子生物学、生物化学、软件和硬件组件,创建了数据永久存储解决方案,该解决方案利用强大的DNA链作为培养基,作为不需要能量的永恒聚合物实现永久保存。

官网:https://www.biomemory.com/

2022年11月,Biomemory获得投资机构eureKARE和Paris Business Angels 500万欧元的天使投资。2024年12月,Biomemory宣布完成1800万美元A轮融资,本轮融资将用于完成首代数据存储设备开发、加强行业合作、招募顶尖人才以及推进分子技术研究。Biomemory计划2026年推出数据中心解决方案“Biomemory Prime”,每克DNA的目标存储容量100PB。到2030年将目标存储容量扩展到EB规模,以解决传统存储的可持续性、密度和寿命问题。


PART 03

技术原理及产品优势

3.1

技术原理

Biomemory开发了一种被称为RISE的算法,能够将信息从二进制状态(0/1)编码组装为核苷酸序列(A/T/C/G)。DNA Drive是Biomemory的核心技术和产品,据相关介绍,DNA Drive相当于盒式磁带,它是一个包含多达1000亿个文件副本的数据容器。DNA Drive的结构由被称为扇区的存储单元组成,每个扇区由存储信息的可调节长度的数据块组成。

数据写入过程包括将数据编码并压缩成DNA分子,将其插入大肠杆菌中,大肠杆菌繁殖过程中,DNA自我复制,随后提取并将DNA纯化和干燥,将其放入胶囊状容器中,并密封。数据读取过程需要先找到正确的胶囊,打开并重新水化DNA,提取液滴,将其放入Oxford Nanopore MinION测序仪,检索编码数据,使用世界领先的Eurofins Genomics进行数据解码,确保高质量的读取过程,解压缩并输出重建的数字文件。

测试胶囊已以100%的保真度被多次还原阅读,Biomemory将其定义为具有无限容量的生物安全和生物相容性的DNA数据存储策略。


3.2

产品特点

首先,和其他DNA存储一样,Biomemory的DNA存储技术也是将生物学中的DNA作为信息存储载体,其产品天然具有以下方面特点:

1

DNA的天然存储功能

DNA分子可以用碱基(A、T、C、G)的排列存储信息,这种机制已经稳定运行了数十亿年。

2

超高信息密度

DNA每个碱基对仅需几纳米,但能够存储大量信息。相比传统存储载体,其数据存储密度要高得多。

3

时间耐久性

DNA分子在自然条件下可保持稳定上千年,部分生物样本甚至可以追溯到百万年前(例如猛犸象的完整基因组)。

4

可读性和可持续性

随着DNA测序技术的普及,DNA存储的信息始终可被解码,具有长期兼容性。

2024年1月,Biomemory推出全球首款面向C端(个人用户)的DNA存储卡,容量1KB(注:这个数据来自第三方报道,笔者存疑。Biomemory官网上没有提供相关数据,但从后面产品特点的描述上来看,1KB的容量显然太小了,可能有误),售价1000欧元,数据可保存至少150年。DNA存储卡产品虽然存储容量很小,可以说目前还只是概念设计阶段,但它结合了前沿科学和实际应用,为未来可持续、可靠和高密度的数据存储提供了一个产品原型。

DNA存储卡产品具有以下方面特点:

1)

DNA卡的核心特性

具备极高的存储密度,适合存储重要文本数据。每张DNA卡包括一次免费的数据读取服务。

2)

用户体验设计

提供DNA翻译服务,可将文本转化为DNA语言编码。用户页面支持解码功能,用户可查看原始文本信息。每份DNA卡附带复制品,确保数据备份。

3)

耐用性与安全性

通过稳定分子保护,DNA卡可在非活跃状态下保存数百年,适合数据长期存档。数据存储完全离线,提供极高的安全性和隐私保护。

点击图片查看大图

4)

离线存储的安全性

DNA卡提供完全离线的存储方式,无网络连接,避免黑客入侵和数据泄漏。

5)

环保性

DNA卡使用完全可回收的生物来源材料制成。DNA合成过程依托生物技术,减少了传统存储对环境的影响。

6)

全球适用的兼容性

DNA卡设计符合通用标准,随着DNA测序技术的不断进步,其存储和读取能力将始终保持兼容。

7)

持久可靠性

每张DNA卡内存储数十亿份信息拷贝,确保数据的冗余性和长久可用性。设计支持信息保存数百年甚至更久,为高价值数据的长期归档提供了解决方案。

这一技术在大规模普及后,尤其是在数据存档、医疗信息存储等领域,具有革命性的潜力和发展前景。


PART 04

结  语

DNA存储作为新兴技术,从一出现就展现出其无可比拟的想象空间和巨大优势,很有可能成为未来温冷数据存储的主流解决方案,为海量数据永久存储与相关领域的发展提供有力支持。

从“遗传记忆”的理论构想,到如今法国国家档案馆将《人权宣言》封存进DNA胶囊,DNA存储技术已完成从实验室到实际应用的关键跨越。未来,随着合成与测序成本的降低、读写速度的提升,DNA存储必将在更多领域落地生根。

这场以DNA分子为载体的存储革命,不仅是对现有技术体系的补充,更有望成为支撑数字文明长远发展的基石,让“海量数据零碳存储、千年信息永续传承”的愿景照进现实。

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