全球数字健康观察 | 获得1800万美元A轮融资的Biomemory如何通过合成生物技术编码DNA存储数据
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财经
2024-12-17 08:00
北京
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12月10日，DNA数据存储服务提供商Biomemory获得1800万美元A轮融资，由Crédit Mutuel Innovation领投，新投资者Blast、Paris Business Angels、Sorbonne Venture等参投。公司打算利用这笔资金推进可内置于服务器机架中的数据中心存储设备的开发。Biomemory成立于2021年，总部位于法国巴黎，作为索邦大学和CNRS的衍生企业，公司利用合成生物学开发可存储数千年的生物安全DNA聚合物，旨在打造更环保的数字存储技术，为全球3900亿美元市场提供颠覆性解决方案。随着数字革命时代的到来，我们对存储的需求一直在增长，而且不会很快放缓。根据欧盟委员会基于2018年IDC研究的报告，2018年全球数据量为 33 ZB，2025年将增至175 ZB，2040年甚至可能达到5000 ZB。数字技术对环境的影响绝非微不足道：2019 年，该领域的能耗占全球能耗的3.6%，预计2025年将达到4.8%至5.9%。在数字领域，数据中心的能耗占2017年数字领域能耗的19%，数字中心的建设需要金属和稀土，还需要大量的冷却水。诚然，技术在不断进步，减少了对生态环境的影响，但这并不一定足以抵消需求的增长。更重要的是，当前的存储技术已接近理论上的最佳状态，这表明效率的提高很快就会放缓。硬盘制造商们都在争相采用新技术来突破天花板：MAMR、HAMR、BPMR、TDMR、HDMR......等各种新技术层出不穷。数据存储领域需要突破性的创新，而DNA存储可能是长期的解决方案，它具有许多优势：首先，它提供了相当大的信息密度，只需要20个原子就能存储1个比特，而磁存储则需要100万个原子。DNA的长寿也是它的优势之一：在适当的条件下存储，DNA 分子可以保存数万年，而存储在传统媒体上的数据需要每5到10年复制一次，以避免降解。此外，作为遗传信息的载体，DNA没有任何过时的风险，仍将是一种通用介质。2021年12月，法国议会科技评估办公室（OPECST）发布了一份《关于以DNA形式存储数据的说明》。这项技术已经存在多年，甚至在2021年11月在法国国家档案馆首次亮相，推出了世界首创的DNA Drive。在DNA上存储了两部具有象征意义的文本：1789 年的《人权和公民权利宣言》和1791年的《妇女权利和公民权利宣言》，分别装在两个金属囊中，每个囊中有1 000亿份文本。法国国家科学研究中心借此机会指出，DNA是一种可持续的、环保的和高密度的存储解决方案，它可以在金属囊中保存千年之久，免受水、空气和光线的影响，而且无需太多能源的支持。Biomemory由计算与定量生物学实验室（CNRS/索邦大学）研究主任Stéphane Lemaire、索邦大学讲师Pierre Crozet和企业家Erfane Arwani共同创立，由几位决心开发数字基础设施的生物学家和计算机科学家领导。在计算机科学和生物技术的十字路口，Biomemory开发了合成生物学工艺，使其能够生产出生物来源、生物相容性和生物安全的长DNA片段，这些片段可以在没有能量输入的情况下存储数据。Biomemory的DNA存储技术在存储密度方面利用了DNA的微观特性，DNA由腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）四种分子组成，天生具备超越二进制(1-0)计算机的潜力。为了在DNA中存储数据，文件从0和1的二进制代码转换为一系列A、C、G和T。在Biomemory的网站上，用户可以在一个类似于谷歌翻译的界面中输入他们想要存储的文本消息，该界面会将其转换为DNA代码。然后，Biomemory根据该代码定制一条DNA链，逐个碱基进行化学合成，以匹配所需的序列。首席执行官Erfane Arwani表示，该公司目前的流程大约需要8个小时才能生成 1KB 的数据。![]()
“我们的存储解决方案的紧凑性要高出数百万倍，因为一个核苷酸只需要50个原子来编码一个位，而现在的系统需要数百万个原子来编码。例如，来自当今全球1000万个数据中心的数据可以只容纳200 克DNA，它们占地 200 平方公里，是巴黎的两倍；到 2040 年，它们将到达整个国家的表面。”CNRS 定量计算生物学实验室研究主任、Biomemory 的联合创始人兼科学主任 Stéphane Lemaire 说。Biomemory 2023年推出其核心产品DNA存储卡，该产品的优势在于：一张卡片中有数十亿份副本，在未来的几个世纪都具有可读性；提供离线数据存储，防止未经授权的访问，是一个高度重视数据安全的数据存储解决方案；低能耗环保，Biomemory设计的DNA卡片是可回收的，并且DNA合成过程完全由生物来源组件构成，无需能源输入，且不产生碳排放，符合现代企业的可持续发展目标；为了保证兼容性，DNA卡片在形式和内容上都符合通用标准，在未来将一直具有可读性。![]()
相比在建造和冷却方面需要巨大能耗的数据中心，DNA可以在室温下储存并且可以保持稳定数百万年。DNA存储的技术挑战是制造它，然后解码它。为了实现这一目标，Biomemory的研究人员开发了一种基于工业喷墨打印机的打印系统，他们创造了16种不同的DNA墨水和4种不同的酶，可以制造出存储信息所需的DNA。在以信用卡格式销售 1 KB 存储介质（主要是为了证明该技术的可靠性）之后，Biomemory 将很快为其第一批客户提供打印机系统。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），Biomemory的DNA存储技术可以显著降低空间需求和碳足迹，具有极大的商业化潜力。此外，Biomemory也有清晰的市场化发展路径。公司计划在2026年推出“Biomemory Prime”数据中心存储解决方案，可存储100PB数据，供数据中心使用，与目前的存储技术相比，该设备消耗的能源更少，占用的空间也小得多。凭借三项获得专利的互补技术，Biomemory团队的目标是到2030年开发一个DNA数据存储系统，该系统能够存档高达1 EB的数据，并与当前的数据中心基础设施兼容，以解决传统存储的可持续性、密度和寿命问题。
