科学家发现比人脑存储量还大的“大内存”,是

2019-04-07 11:29

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科学家说,人脑能存储大量信息,可是如今发现了比人脑,电脑存储量还大的东西。是什么呢?

DNA,什么DNA?对,你没有听错!

人类每时每刻都在产生各类数据,可是怕遗忘怎么办,那就存起来,内存不够了怎么办?借此,,来自美国哥伦比亚大学和纽约基因组中心的两名研究人员证实一种为手机上的流式视频开发的算法能够通过将更多的信息压缩到DNA的四种碱基上,从而激发出它的几乎全部的存储潜力。DNA的存储功能被唤醒了。

DNA是一种理想的存储介质,它是高度紧凑的,并且放置在阴凉和干燥的地方,它能够持续保存几十万年。如何证明它的特性如此优越呢?近期从在西班牙的一个洞穴中发现的一块43万年前的人类祖先的骨头中获得DNA就足以证明这一点。同时,论文通信作者、哥伦比亚大学计算机科学教授、纽约基因组中心核心成员Yaniv Erlich说,“正如盒式磁带和CD光盘那样,DNA不会随着时间的推移发生降解,而且它不会过时,不然的话,我们会有大麻烦。”可见它存储时间之久,完整性之高,是不是跃跃欲试了呢?

不着急,科学家更是迫不及待的检验了它的安全性和可靠性。Erlich和他的同事Dina Zielinski(纽约基因组中心副研究员)选择6份文件,将它们进行编码到或写入DNA中。文件包括:一份为完整的计算机操作系统程序文件,一份1895年上映的法国电影“火车到达拉西奥塔站(Arrival of a train at La Ciotat)”视频文件,一份价值50美元的亚马逊礼品卡图片文件,一份计算机病毒程序文件,一份先驱者镀金铝板(Pioneer plaque)图片文件,一份由信息理论学家Claude Shannon在1948年发布的研究论文文件。文件内容广泛,领域跨度大,有充分的代表性。

他们将这些文件压缩成一种主文件(master file),然后将这些数据分割成短的由0和1组成的二进制代码流。他们利用一种被称作喷泉码(fountain code)的容错纠错算法,随机地将这些二进制代码流(好比是喷泉)包装成“水滴(droplet, 即数据包)”,将每个水滴中的0和1映射到DNA的四种碱基(A、G、C和T)上。这种算法删除已知会产生错误的碱基组合,并且加入一种条形码到每个水滴中,从而有助随后重新组装这些文件。

他们总共产生一份由7.2万个DNA片段(每个片段长200个碱基)组成的数字清单,将这份清单以文本文件的形式发送给位于美国加州旧金山市的一家DNA合成创业公司Twist Bioscience。该公司专门将数字数据转化为生物学数据。两周之后,他们接收到一个储存着一些DNA分子的小瓶。

为了找回他们的文件,他们利用现代的测序技术来读取这些DNA片段,随后利用软件将这种遗传密码转化回二进制代码流。这项研究报道,他们零错误地找回他们的文件。

直接存储很利于找到,那么反复存储,不断读取,会令数据丢失吗?科学家证实通过利用聚合酶链式反应(PCR)扩增他们的DNA样品,他们的编码技术能够几乎无限制地拷贝这些文件,而且能够从这些拷贝副本,甚至经过多次拷贝的副本中,无差错地找回这些原文件。可见,各位用户看客们可以对DNA存储大大放心了吧。

DNA存储功能,和找回功能十分强大,但是“金无足赤”美中不足的是,资金需要太高。Erlich和Zielinski花费了7千美元合成他们用来存储他们的2兆比特数据的DNA,另外还花费了2千美元读取它。科学家们也在找方法来解决这一棘手问题,合成出较低质量的DNA分子,并且采用DNA喷泉码等编码策略修复DNA分子中的错误,那么DNA合成成本就能够大幅下降。

高质量,低成本,还有这么大的内存,怎么样,是不期待DNA存储时代的快点到来啊?

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