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题名

DNA数据存储:保存策略与数据加密

其他题名
DNA data storage: preservation approach and data encryption
作者
通讯作者蒋兴宇
发表日期
2021-01-20
DOI
发表期刊
摘要

随着信息技术和互联网应用的不断升级,人类社会进入数据爆炸式增长的时代。为缓解海量数据与存储技术不足间的矛盾,人们开始寻求新一代的存储方式。DNA作为一种新兴的数据存储媒介,具有巨大的发展潜力,其优势包括超高的数据存储密度(理论可达现有技术106倍)、能耗低以及寿命长 (理论可达数十万年)。这些特点可有效地克服传统存储介质如硬盘、光盘和固体闪存等的不足。本文将以DNA数据存储为主线,阐述DNA数据存储的基本理论和工作流程,重点介绍DNA保存的方法与策略研究进展,简要总结信息安全与数据加密的最新研究成果,最后讨论DNA数据存储现阶段面临的主要挑战及发展趋势,特别是,提升DNA数据存储效率、存储读取高度集成自动化以及数据加密新策略等方面将是DNA数据存储的重要研究方向。相信随着合成生物学的不断发展,DNA数据存储将成为未来最有应用潜力的新型存储方式。

其他摘要

With the rapid development of information technology and the Internet, human society has entered a new big data era. According to the global DataSphere by international data corporation (IDC), more than 5.9 ×1022 bytes of data will be created and consumed within 2020, and a 26% data growth rate will be sustained through 2024. These data have outpaced the existing storage formats' capability, including magnetic, optical and electronic media. To alleviate the growing gap between explosive data production and current storage capability, it is highly desirable to explore novel solutions for data storage. As an emerging data storage medium, DNA offers substantial advantages over conventional media, including ultra-high data storage density (theoretically 106 times higher than existing technology), low energy consumption, and long lifetime (up to several hundred thousand years in theory), and has great potential applications in the future. In this review, we present the basic theory and the workflow of DNA data storage, including encode, write, store and encrypt, random access, read, and decode. We also discuss the research progress on data retention strategies, highlighting in vitro and in vivo DNA storage. In comparison with in vivo strategy, in vitro storage may have the greatest potential for applications in consideration of cost, durability, and scalability. We briefly summarize the latest research about information security and data encryption using DNA. Finally, we discuss the current challenges and emerging trends in DNA data storage. The cost of DNA synthesis and sequencing largely restricts the rapid development of DNA data storage. Further unresolved questions include efficient preservation and feasible random access. To solve the challenges, improving the efficiency of DNA data storage, storage, and reading automation and new strategies for data encryption will be important research directions for DNA data storage. It is believed that with the continuous development of synthetic biology, DNA data storage will become the most promising form for information storage in the future.

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中文
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成果类型期刊论文
条目标识符http://kc.sustech.edu.cn/handle/2SGJ60CL/226086
专题工学院_生物医学工程系
作者单位
南方科技大学生物医学工程系,广东 深圳,518055
第一作者单位生物医学工程系
通讯作者单位生物医学工程系
第一作者的第一单位生物医学工程系
推荐引用方式
GB/T 7714
周廷尧,罗源,蒋兴宇. DNA数据存储:保存策略与数据加密[J]. 合成生物学,2021.
APA
周廷尧,罗源,&蒋兴宇.(2021).DNA数据存储:保存策略与数据加密.合成生物学.
MLA
周廷尧,et al."DNA数据存储:保存策略与数据加密".合成生物学 (2021).
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