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中国科学家研发出DNA-SaM系统，可将数字信息转换为适合物理写入的DNA序列的速度大幅提升。将DNA用作数据存储载体的构想已被研究多年，而中国这项成果的创新之处在于编码速度更快，并能自动兼顾分子的生物学限制。相关论文于10月19日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。
其原理与普通数字存储器相似：只不过信息不是用0和1记录，而是由DNA的4个“字母”——A、T、G和C的序列来写入。这种存储器的潜在密度极高。DNA-SaM的研发团队实现了每个核苷酸1.88比特的指标，相当于每克DNA约270PB（拍字节）。《福布斯》将其比作超过10万台现代笔记本电脑的存储容量。
仅将普通文件转换为A、T、G、C序列是不够的。某些核苷酸组合难以合成或读取；较长的重复片段会增加出错概率。如果数据被存入活细胞，人工合成的序列也不能意外启动基因表达或干扰生物体的正常生命活动。DNA-SaM可自动排除这类存在问题的组合。
新系统的主要优势在于计算编码速度。据作者估算，采用传统方法在普通计算机上编码1TB数据可能需要数年时间。而在模拟测试中，DNA-SaM完成这一任务的速度比某些现有算法快约10¹⁶倍。
为在实践中检验该系统，研究人员将3个文件编码写入519个DNA片段中。其中包括两张大小分别为20.2 KB和1.06 MB的图片，以及欧内斯特·海明威大小为3288字节的短篇小说《极短的短篇》。
研究人员将一篇短篇小说植入活体大肠杆菌（E. coli）的DNA中。细菌在繁殖过程中，会将该文件与自身遗传信息一同复制。科学家对后续世代的数据进行了检测，发现即使在载体细胞繁殖100代之后，仍能完整恢复文本内容。
在可预见的未来，DNA不太可能取代固态硬盘（SSD）或智能手机内存。其主要的潜在应用领域是“冷”归档：即需要保存数十年但极少读取的海量信息。当前关于DNA存储的研究正是将长期归档视为该技术最现实的首批应用之一。
这可能包括政府和企业档案、科学数据、基因组与医疗数据库、卫星观测资料、图书馆、博物馆藏品以及大型数据集的备份。DNA在此的优势在于高密度、长寿命，以及在存储期间无需持续为介质供电。
人工智能的快速发展使这一问题尤为突出：人工智能模型、科学计算、视频和工业系统产生的数据日益增多，其中相当一部分需要保存，但并不需要随时快速访问。因此，DNA有望随时间推移成为数据中心基础设施的补充性归档层级，而非内存或闪存的替代品。这一前景与当前分子存储器的研究方向相契合。
DNA-SaM解决了计算编码问题，但这项技术最复杂的部分仍在前方。要真正写入文件，必须在物理层面合成所需的DNA分子；而要读取文件，则需对其进行测序。目前，这些过程速度不快且成本高昂。正是合成与读取环节，成为当前DNA存储（DNA storage）商业化的主要障碍之一。
因此，中国的这项研发成果并不意味着“DNA闪存盘”已经问世，它只是消除了该技术规模化道路上的一个障碍。如果业界能够同样大幅降低DNA合成与测序的成本并提升其速度，分子存储器便有望在海量数据归档存储中发挥实际作用。
