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研究人员数据!DNA不日或用于存储海量数据

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研究人员已想出了通过DNA存储数据的一种办法,而DNA可以持续上万年的时间.

研究人员在近日发表于《自然》杂志的一篇论文中称,这种编码方法有望用大概一杯DNA就能存储至少1 亿小时的高清视频.

这些研究人员来自位于英国的欧洲分子生物学实验室——欧洲生物信息研究所(EMBL-EBI),他们称已经用DNA存储了经过编码的马丁· 路德· 金的《我有一个梦想》演讲的MP3 文件,以及EMBL-EBI的jpg照片和几个文本文件.

EMBL-EBI 这篇研究报告的撰写者之一尼克· 戈德曼(Nick Goldman)在声明中说:“我们已经知道,DNA是存储信息的一种有效方法,因为我们能够从数万年前的长毛猛犸象骨头中提取DNA,并且解读DNA密码.DNA还非常小、非常密集,不需要电力就能用于存储数据,所以运输和保存起来很容易.”

读取DNA非常简单,但写入DNA是一大障碍.目前面临两大挑战:首先,如果使用现有方法,只能制造短串的DNA.其次,读取和写入DNA容易出错,相同的DNA字母重复时更是容易出错.尼克和另一位撰写者——EMBLEBI副所长伊万· 伯尼(Ewan Birney)着手编写克服这两个问题的编码.这种新方法需要合成来自编码信息的DNA.

EMBL-EBI 与总部位于加利福尼亚州的安捷伦科技公司(Agilent Technologies)合作,传输数据,然后用DNA对数据进行编码.安捷伦公司专门生产电子和生物分析测量仪器,比如示波器和信号发生器.安捷伦公司从网上下载了文件,然后合成了数十万个代表数据的DNA片段.安捷伦的艾米丽· 勒普劳斯特(EmilyLeproust)说:“结果看起来像是一粒小小的灰尘.”

随后,安捷伦把样本寄给了EMBLEBI.那里的研究人员能够测定DNA的序列,并对文件进行了解码,没有出现任何错误.

这不是第一次证明DNA是一种卓有成效的数据存储方法.去年秋天,哈佛大学的研究人员演示了通过DNA二进制代码,以HTML的格式存储700 亿本书(书是同一本书)的功能.

研究人员通过DNA 标记(DNAmarker),创建了二进制代码,以保存这本书的文本,这本书名为《复活:合成生物学将如何通过DNA改造自然和我们人类自己?》.

戈德曼说:“我们发明了一种ECC,这种ECC专门用来处理测序技术——合成(写入)和测序(读取)——往往会出现的那些类型的错误.我们的试验完美无缺,这点很重要;哈佛大学的研究团队遇到了错误,即信息出现了丢失.”戈德曼特别指出,EMBL-EBI 演示了其编码方法可用于存储比那次试验多得多的信息.他说:“从理论上来说,我们可以把世界上的所有数字信息存储起来.”

戈德曼的团队还分析了这项技术的成本效益.预测表明,DNA存储介质实际上适用于不远的将来.比如说,用于存储全球和全国有历史价值的重要信息,以及对你想保存好几代的具有重要个人价值的信息进行长期存档,比如给子孙看的结婚视频.由于存入数据的过程很缓慢,研究人员认为DNA存储介质目前只适用于数据存档.

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由于数据大幅增长,研究人员们正在寻求用越来越小的数据包存储数据的方法.

据市场研究公司IDC最新发布的《数字宇宙》研究报告声称,在未来8 年,生成的数字数据量将超过40 亿兆字节,这相当于地球上每个男人、女人和孩子有5200GB数据.

从现在到2020 年,绝大部分数据不是人类生成的,而是机器生成的,许多机器通过数据网络进行联系.比如说,这将包括与其他设备联系的机器传感器以及智能设备.

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尼克说:“我们开发了使用分子形式的一种容错编码,我们知道它在合适的条件下可以持续1 万年或更长的时间.只要有人知道这编码是什么,要是有能够读取DNA的机器,那么就能把它读取出来.”

研究人员表示,开发过程的下一步是完善编码方法,并且探索实用性,从而为商业上可行的DNA存储模式铺平道路.

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