美科學家利用新技術將700億本書存入DNA中
2012-08-24 08:38 來源：搜狐 責編：王岑
- 摘要：
- 據國外媒體報道，電子書可能即將過時，因為美國科學家近日開發了一種新技術，可在DNA序列內編碼信息。
【CPP114】訊：據國外媒體報道，電子書可能即將過時，因為美國科學家近日開發了一種新技術，可在DNA序列內編碼信息。
美國哈佛大學遺傳學家采用了一種新奇的方法，將700億本書編碼進DNA中，把所有的內容裝進了只有拇指指甲般大小的空間內。
科學家早就認為DNA具有作為存儲媒介的潛力，因為它體積小、密度大、穩定性強、節能、保存時間長。哈佛大學醫學院遺傳學教授喬治 切齊（George Church）和資深科學家瑟里 庫蘇里（Sri Kosuri）領導的研究團隊將大約有5.34萬個單詞的書《再生：合成生物學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，并復制了數百億份。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在室溫下非常穩定。
微觀物質存儲宏觀數據達到了意想不到的效果：1立方毫米即可存儲704TB（萬億字節）的數據，相當于數百個硬盤的容量。研究人員認為，在理論上，約4克的DNA可以存儲人類在一年內創造的數字數據。
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據，而不是進行快速檢索或數據處理。
雖然科學家曾經在活細菌的DNA中編碼數據，但是哈佛大學研究團隊使用商用的DNA微芯片創建獨立的DNA。切齊說：“我們刻意避免使用活細胞。在一個有機體中，你的信息是整個細胞很微小的部分，所以浪費了很多空間。更重要的是，當DNA進入細胞時，如果沒有帶來有利進化，細胞將會開始排斥它，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序列來編碼數據，從而降低了寫入和讀取數據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據儲存到硬盤上，數據是被寫入在被稱作扇區的小硬盤塊中。”
研究人員把書編碼在96比特的數據塊中，每個數據塊也含有一個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個數據塊，每一個數據塊是一個單獨的DNA序列。
利用DNA儲存的優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等特殊設備就能讀取信息。隨著技術的進步，未來存儲的數量和要求程度都有望得到提升，而DNA存儲或將成為另一種主流存儲方式。
美國哈佛大學遺傳學家采用了一種新奇的方法，將700億本書編碼進DNA中，把所有的內容裝進了只有拇指指甲般大小的空間內。
科學家早就認為DNA具有作為存儲媒介的潛力，因為它體積小、密度大、穩定性強、節能、保存時間長。哈佛大學醫學院遺傳學教授喬治 切齊（George Church）和資深科學家瑟里 庫蘇里（Sri Kosuri）領導的研究團隊將大約有5.34萬個單詞的書《再生：合成生物學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，并復制了數百億份。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在室溫下非常穩定。
微觀物質存儲宏觀數據達到了意想不到的效果：1立方毫米即可存儲704TB（萬億字節）的數據，相當于數百個硬盤的容量。研究人員認為，在理論上，約4克的DNA可以存儲人類在一年內創造的數字數據。
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據，而不是進行快速檢索或數據處理。
雖然科學家曾經在活細菌的DNA中編碼數據，但是哈佛大學研究團隊使用商用的DNA微芯片創建獨立的DNA。切齊說：“我們刻意避免使用活細胞。在一個有機體中，你的信息是整個細胞很微小的部分，所以浪費了很多空間。更重要的是，當DNA進入細胞時，如果沒有帶來有利進化，細胞將會開始排斥它，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序列來編碼數據，從而降低了寫入和讀取數據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據儲存到硬盤上，數據是被寫入在被稱作扇區的小硬盤塊中。”
研究人員把書編碼在96比特的數據塊中，每個數據塊也含有一個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個數據塊，每一個數據塊是一個單獨的DNA序列。
利用DNA儲存的優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等特殊設備就能讀取信息。隨著技術的進步，未來存儲的數量和要求程度都有望得到提升，而DNA存儲或將成為另一種主流存儲方式。
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