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美科學(xué)家利用新技術(shù)將700億本書存入DNA中

2012-08-24 08:38 來源:搜狐 責(zé)編:王岑

摘要:
據(jù)國外媒體報道,電子書可能即將過時,因為美國科學(xué)家近日開發(fā)了一種新技術(shù),可在DNA序列內(nèi)編碼信息。
  【CPP114】訊:據(jù)國外媒體報道,電子書可能即將過時,因為美國科學(xué)家近日開發(fā)了一種新技術(shù),可在DNA序列內(nèi)編碼信息。

  美國哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家采用了一種新奇的方法,將700億本書編碼進(jìn)DNA中,把所有的內(nèi)容裝進(jìn)了只有拇指指甲般大小的空間內(nèi)。

  科學(xué)家早就認(rèn)為DNA具有作為存儲媒介的潛力,因為它體積小、密度大、穩(wěn)定性強、節(jié)能、保存時間長。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教授喬治 切齊(George Church)和資深科學(xué)家瑟里 庫蘇里(Sri Kosuri)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊將大約有5.34萬個單詞的書《再生:合成生物學(xué)將如何重塑自然和我們自己》(Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves)編碼到了DNA序列中,并復(fù)制了數(shù)百億份。丘奇說:“你可以隨便把它放在哪里,在沙漠中或你的后院,40萬年后,它還會在那里。”

  庫蘇里說:“DNA存儲的信息密度和數(shù)量是其它存儲方法無法比擬的。”其他實驗媒介,如量子全息(quantum holography),需要令人難以置信的低溫和巨大的能量,而DNA在室溫下非常穩(wěn)定。

  微觀物質(zhì)存儲宏觀數(shù)據(jù)達(dá)到了意想不到的效果:1立方毫米即可存儲704TB(萬億字節(jié))的數(shù)據(jù),相當(dāng)于數(shù)百個硬盤的容量。研究人員認(rèn)為,在理論上,約4克的DNA可以存儲人類在一年內(nèi)創(chuàng)造的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

  雖然這一成果令人振奮,但是在DNA上閱讀和寫作比在其他媒體上慢,這使得它更適合用于歸檔存儲大量的數(shù)據(jù),而不是進(jìn)行快速檢索或數(shù)據(jù)處理。

  雖然科學(xué)家曾經(jīng)在活細(xì)菌的DNA中編碼數(shù)據(jù),但是哈佛大學(xué)研究團隊使用商用的DNA微芯片創(chuàng)建獨立的DNA。切齊說:“我們刻意避免使用活細(xì)胞。在一個有機體中,你的信息是整個細(xì)胞很微小的部分,所以浪費了很多空間。更重要的是,當(dāng)DNA進(jìn)入細(xì)胞時,如果沒有帶來有利進(jìn)化,細(xì)胞將會開始排斥它,最終將會完全刪除它。”

  在此項實驗中,該研究團隊成功地利用短DNA序列而不是長DNA序列來編碼數(shù)據(jù),從而降低了寫入和讀取數(shù)據(jù)的困難以及需要耗費的成本。庫蘇里解釋說:“這個過程類似于把數(shù)據(jù)儲存到硬盤上,數(shù)據(jù)是被寫入在被稱作扇區(qū)的小硬盤塊中。”

  研究人員把書編碼在96比特的數(shù)據(jù)塊中,每個數(shù)據(jù)塊也含有一個19位地址來編碼這個段在全部序列中所處的位置。包括JPEG圖像和HTML格式,這本書的代碼需要54898個數(shù)據(jù)塊,每一個數(shù)據(jù)塊是一個單獨的DNA序列。

  利用DNA儲存的優(yōu)勢就是能夠存儲更加密集的信息,而且DNA是一個生物分子,不需要CD或DVD等特殊設(shè)備就能讀取信息。隨著技術(shù)的進(jìn)步,未來存儲的數(shù)量和要求程度都有望得到提升,而DNA存儲或?qū)⒊蔀榱硪环N主流存儲方式。

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