在今天舉行的第二屆上海創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)青年50人論壇上，中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院執(zhí)行院長樊春海介紹了前沿科學(xué)“半導(dǎo)體合成生物學(xué)”的最新發(fā)展。

半導(dǎo)體會和生物學(xué)有什么關(guān)系？樊春海介紹，合成生物學(xué)實(shí)際上把生命體、細(xì)胞看做一個(gè)計(jì)算機(jī)，里面有電路、存儲器、CPU，細(xì)胞電路基礎(chǔ)上通過人工設(shè)計(jì)來做創(chuàng)新藥物、功能材料、能源替代品?！坝腥苏f合成生物學(xué)可以實(shí)現(xiàn)人造生命，這是一次生物學(xué)的科學(xué)思維革命，嶄新的生命科學(xué)發(fā)展，2018年合成生物學(xué)三位先驅(qū)已經(jīng)獲得了諾貝爾獎?！?/p>

樊春海說，半導(dǎo)體合成生物學(xué)實(shí)際上由美國半導(dǎo)體聯(lián)盟從2013年部署，代表了信息技術(shù)、生物技術(shù)的融合，2018年發(fā)布了半導(dǎo)體合成生物學(xué)路線圖之后，我國相關(guān)部委感到非常重要，馬上組織人員開始調(diào)研，“比美國晚了一些，但大家覺得這是一個(gè)很重要的事情，我們應(yīng)該做”。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體合成生物學(xué)路線圖中，DNA大數(shù)據(jù)存儲是半導(dǎo)體合成生物學(xué)的核心問題。隨后，DNA大數(shù)據(jù)存儲和量子計(jì)算、量子通信等前沿技術(shù)的代表，寫入了國家“十四五規(guī)劃”，國家表示要加快布局。

樊春海介紹，2020年，全世界數(shù)據(jù)是44個(gè)ZD，也就是440萬億個(gè)字節(jié)，到2025年將達(dá)到1750萬億字節(jié)，把這樣44個(gè)ZD數(shù)據(jù)存下來，事實(shí)上包括美國谷歌、微軟，包括中國阿里、百度等，把這些數(shù)據(jù)存下來使用的電可能就是整個(gè)三峽大壩發(fā)電的量，而占用的人力、物力、財(cái)力、占地都是非常大的問題，這么多數(shù)據(jù)里面90%又是極少被調(diào)用的數(shù)據(jù)，但是又必須把它存下來。這在電子存儲來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)楝F(xiàn)在電子存儲技術(shù)基本上只能在幾十年的量級。

不僅是存儲，傳輸也變成巨大的問題，隨著采集數(shù)據(jù)的量越來越大，2019年發(fā)布黑洞數(shù)據(jù)，非常美麗的黑洞圖案，它一晚上收集數(shù)據(jù)就是5個(gè)PD，要用1萬塊硬盤才可以把它存下來，這幾乎沒有辦法用互聯(lián)網(wǎng)傳輸，而是用飛機(jī)來運(yùn)輸，這已經(jīng)超越了傳統(tǒng)上對數(shù)據(jù)認(rèn)識。

樊春海說，在這樣的挑戰(zhàn)下，DNA數(shù)據(jù)存儲異軍突起，大家覺得前景是無限的，因?yàn)镈NA就是A、T、C、G這四個(gè)堿基，如果合成出來實(shí)際上就是信息編碼、寫入過程，用測序技術(shù)，就能把信息讀取和解碼出來。

但在1988年有人提出用DNA存儲信息時(shí)，大家都覺得這是一個(gè)科學(xué)家的奇思妙想，看不到任何應(yīng)用的場景。2015年的時(shí)候，微軟首先提出要立項(xiàng)用DNA做信息存儲，2018年他們首次實(shí)現(xiàn)了200兆存儲。華為在2019年公布了創(chuàng)新2.0的路線圖，提出4項(xiàng)改變未來的科技，其中一項(xiàng)就是投資DNA存儲，突破數(shù)據(jù)存儲的容量極限。

“1000萬塊硬盤的數(shù)據(jù)用50克DNA就可以存下來，隨身帶走，全世界44個(gè)ZB的數(shù)據(jù)200公斤DNA就可以存下來。”樊春海說，這是一個(gè)完全顛覆性的，可以滿足數(shù)據(jù)爆炸情況下需求的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)帶來超高的密度、超強(qiáng)的壽命、超低的能耗、超強(qiáng)的抗干擾能力，但現(xiàn)在DNA存儲還存在很大的挑戰(zhàn)，寫入速度、寫入成本、讀取方式都有待提高，這是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。

欄目主編：張駿 文字編輯：張駿