数据存储的未来:DNA“磁带”

DNA存储

图片:JohnGoode/Flickr

 

哈佛大学研究人员最近宣布成功将一本书以二进制方式存储进DNA的基因片段,而且能够从DNA中读出这些文本数据。

这项突破性的研究成果已经发表在科学杂志上,该项目的资深研究员,哈佛大学分子基因学家George Church表示:

“这为我们展现了未来:用拇指大的设备存储整个互联网。”

关于DNA的超大存储密度,哈佛大学Wyss仿生学研究所资深科学家Sriram Kosuri则给出了惊人的数据:“整个世界的信息,即1.8ZB信息,可以被存储在约4克的DNA中。”

有趣的是,哈佛大学研究人员在DNA中“存储”的书正是Church的新作:《复活:合成生物学将如何彻底改造自然和我们》。

整个实验基于两套信息编码,一方面,他们将书转化成0、1数字编码。另一方面,是DNA记录基因指令的四个碱基对:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。

华尔街日报这样报道:

接着,他们将“0”与DNA碱基对中的A或C对应,将“1”与G或T对应。然后,他们通过标准的实验室技术创建了碱基对与数字编码对应的DNA短链——共有5.5万个短链。每条短链都包含了一部分文本,以及该部分文本在书中的位置信息。

最终实验小组得到了一些粘性液体,其中储存了10亿份书籍文本拷贝,这些液体可以盛装在普通的试管中,与其他实验性存储介质不同的是,DNA存储无需特殊的低温或者能量就可以长期保存达一个世纪以上。

“你可以把这些存储信息的DNA液体滴到任何地方,无论在沙漠里或者后院里,它都能将信息保存40万年。”Church在一个新闻发布会上说道。

不过,研究小组特意避免了将存储信息的DNA放入活体细胞,Church表示:对于活体细胞来说,存储信息的DNA产生了“无用的空间”。他还补充道:”不过更重要的是,几乎在DNA进入细胞的同时,如果该DNA并不合适,或者不具备进化上的优势,细胞就会对其进行改变,最终这些存储信息的DNA会被细胞彻底消灭。”【编者点评:那些”植入”的想法可以打消了】

DNA存储试验的意义

此前其他一些研究者也曾在DNA中成功存储信息,例如有人在微组织的DNA中存储了“It’s a small world”这首歌。2010年第一个人工合成细胞的DNA中编入了发明者的名字和一段网址。

但是哈佛大学的实验规模要大得多,共存储了53426个单词,11个插图,甚至还包括一段javaScript程序,数据量差不多相当于一张3.5寸软盘(1.44M,如果你还记得的话)。

应用前景与挑战

虽然将整个互联网存在拇指大的设备中还只是一种假设,但是DNA存储确实为我们展示了未来存储技术的优点:稳定的介质而超长的保存周期。

但是有必要指出的是,DNA存储目前最大的问题是写入和读取的时间太长(速度太慢),哈佛大学的实验中,写入一本书用去了好几天时间,读取的时间则更长。

而且DNA存储有些类似磁带的线性存储,查询数据需要翻阅整个“磁带”。

最后也是最重要的,DNA存储目前还非常昂贵。不过Church表示这个成本已经并且会继续下降。根据华尔街日报的报道:“生产用于存储的,原始未装配的DNA序列数据的成本已经从2001年的1万美元/百万碱基对,降低到了2012年的10美分/百万碱基对。”

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        在TMT领域具有十余年的咨询和创业经验。 目前主要关注信息安全,同时密切关注云计算、社会化媒体、移动、企业2.0等领域的技术创新和商业价值。拥有美国麻省理工学院MBA学位和清华大学经济管理学院学士学位,曾任BDA中国公司高级顾问,服务过美国高通、英特尔、中国网通、SK电讯、及沃达丰等公司。联系邮件:wangmeng@ctocio.com

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