数据存储新方向 dna分子存储技术.doc

数据存储新方向_DNA分子存储技术2(郑州轻工业学院电气信息工程学院,郑州450002)E-mail:zhangxuncai@摘要存储技术已经成为提高计算机系统的关键。DNA存储技术是一种基于生物分子的数据存储技术。作为生物分子计算机领域的一个重要分支,由于它具有存储密度高、硬件成本低廉、存取高度并行性、扩充性强、储存长久性等优点,极有可能替代传统的存储系统。这里首先回顾了DNA存储技术的起源与发展,接着介绍了其存储原理、研究的内容与方法,最后对DNA存储技术的发展进行了展望。关键词存储技术DNA存储器DNA计算编码文章编号1002-8331-(2006)26-0029-04文献标识码A中图分类号TP301:NewDirectionofDataStorageDNAMolecularStorageTechnology1,222CUIGuang-zhaoLIUYu-linZHANGXun-cai1(DepartmentofControlScienceandEngineering,HUST,Wuhan430074)2(CollegeofElectricalInformationEngineering,ZZULI,Zhengzhou450002)Abstract:-,biodegradable,-:storagetechnology,DNAmolecularmemory,puting,codingDNA存储器具有工作稳定可靠、无磨损、信息容量大、存储于引言1寿命长、信息质量高、信息位的价格低、并行存取等优点而被视存储之于计算机可以比作记忆之于人。科学技术和信息产,[23]为超高密度、大容量的存储器。因此,基于生物存储的立体解业的迅速发展,尤其是多媒体技术和计算机网络的发展,要求[4]决方案极有可能替代传统的存储系统。DNA存储技术的研究计算机存储设备不但有更大的数据存储容量、更高的数据传输是利用DNA分子巨大的信息储藏能力和DNA分子能与多种速率以及更可靠的数据存储质量。还对如何使数据的存储更加生化酶相互反应的特点,来模拟并实现具有随机读写能力的经济和安全、存储在时间上和空间上的可扩展性都提出了更高DNA数据存储器。它的研究也是整个生物分子计算机研究中的要求。目前的计算机存储体系的先天缺陷日趋显露且后续发的一个重要分支。展乏力,早已成为计算机应用提升的一大瓶颈。无论是硬盘还是CD/DVD光存储技术都无法应对未来计算机对存储的需求。据估计,不久的将来半导体、磁盘和光盘存储数据密度都将[1]会达到其存储极限,这就迫切需要发展出可替代的新一代存2DNA存储技术研究的起源和发展储技术。生物系统的信息处理过程是基于分子的计算与通信过程。DNA分子是一种强有力且有效的天然信息存储载体,它它不是按照确定的算法求解问题,而是通过竞争优化的方式。自1985年DNA合成以来得到广泛的应用,科学家发现:DNA其计算的主要形式是学忆,因此它和存储密切相关。生与数据存储系统有着明显的相似之处,两者都顺序的存储编码物分子计算的主要特点是大规模并行性及分布式存储。早在信息,都用符号来标注单个信息段的开头和结尾,都使用数据70年代,科学家就发现可以利用DNA的不同状态来代表信息纠错译码来保证信息的完整性。因此,DNA分子可被用来作为信息存储的载体。DNA存储技术就是以DNA分子为存储介的有或无,而DNA分子的生化反应可以用来表示一个二进制质,以4种碱基A、C、G和T对信息进行编码;将信息存储于数据的运算过程,由此萌生DNA生物计算机的概念。基于分子DNA分子上;同时用现有的生化实验方法,使DNA分子与各构象相互作用的分子模式识别是生物系统信息处理的基础,基种生化酶进行生化反应,实现DNA分子的复制和DNA分子碱于这一认识,Conrad在80年代就提出了自组织的分子器件模基的修改等操作,从而模拟存储器的数据读取和写入操作。由型,通过大量生物分子的识别与自组织可以解决宏观的模式识[5]别与判定问题。美国南加州大学的Adleman教授于1994年11月在Science期刊上发表了一篇具有里程碑意义的论文