微软等公司投资研究如何使用DNA来存储数据

发布时间:2022年07月06日
       DNA包含生物体的遗传信息, 它编码了生物体内的一切。因此, 像微软这样的公司投资于如何使用 DNA 来存储数据是有意义的。与大多数现有的数据存储不同, DNA 不会随着时间的推移而退化, 而且非常紧凑。例如, 仅 4 克 DNA 就可以保存人类每年产生的所有数据。随着人类的进步, 产生和消耗的数据量大幅增长, 1.44MB软盘内存的日子已经一去不复返了。数据量的不断增加需要更耐用、容量更大的存储设备。在最近发表在《科学》杂志上的一项研究中, 研究人员 Yaniv Erlich 和 Dina Zielinski 证明了为什么 DNA 可能是最终的数据存储。 Erlich 和 Zielinski 将六个文件存储在 72, 000 条 DNA 链中, 每条链长 200 个碱基。存储的信息包括一个完整的计算机操作系统、一部 1895 年的法国电影、亚马逊礼品卡、一个计算机病毒程序、来自 Pioneer 探测器的镀金铝板和信息学科学家 Claude Shannon 的一篇论文。在这个实验中, 研究人员将文件的位映射成 DNA 核苷酸, 然后合成这些核苷酸并将核苷酸分子储存在试管中。为了封装这些信息, 研究人员设计了一种称为 DNA 喷泉码的方法, 该方法编码代码理论中的一个数学概念。正是这种方法实现了信息的最佳封装, 这是本研究最具挑战性的方面。为了对文件进行解码以恢复数据, 研究人员使用了现代 DNA 测序技术和将遗传密码转换回二进制数的软件。研究人员说, 通过这种方法恢复的文件没有错误。
       长时间的 DNA 存储 多年来, 人类在保持数据完整性方面有了很大的进步。从纸张到磁性薄膜再到微芯片, 每一次都在进步。但 DNA 提供了更好的选择, 因为 DNA 有几个优点。
       首先, 它比传统媒体小得多。事实上, 每克 DNA 最多可以存储 215PB(1PB=1024TB, 1TB=1024GB)的数据!其次,

DNA 的存储时间更长, 超过 100 年, 比传统媒体长一个数量级。
       这些天去听90年代的磁盘, 几乎没有磁盘存储的信息是完整无损的。研究人员认为, 是时候采用更好的 DNA 技术了。传统存储介质在数字时代逐渐被淘汰, 早期信息存储设备的8mm磁带现在基本没用了。 DNA 已经存在了 30 亿年,

人类不太可能失去读取 DNA 分子的能力。如果我们失去这种能力, 我们将面临比数据存储更大的问题。
       当被问及何时可以使用 DNA 存储信息时, 研究人员乐观地认为这可能需要十多年的时间。目前, 研究还处于起步阶段,

磁介质在被广泛使用之前, 它也经历了多年的研究和开发。 Erlich 和 Zielinski 的研究还为探索未来的生物计算机开辟了更多机会, 其中分子生物学工具可能被用于辅助计算。