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科學家發現比人腦存儲量還大的「大內存」,是什麼呢?


科學家發現比人腦存儲量還大的「大內存」,是什麼呢?



科學家說,人腦能存儲大量信息,可是如今發現了比人腦,電腦存儲量還大的東西。是什麼呢?

DNA,什麼DNA?對,你沒有聽錯!


人類每時每刻都在產生各類數據,可是怕遺忘怎麼辦,那就存起來,內存不夠了怎麼辦?藉此,,來自美國哥倫比亞大學和紐約基因組中心的兩名研究人員證實一種為手機上的流式視頻開發的演算法能夠通過將更多的信息壓縮到DNA的四種鹼基上,從而激發出它的幾乎全部的存儲潛力。DNA的存儲功能被喚醒了。


DNA是一種理想的存儲介質,它是高度緊湊的,並且放置在陰涼和乾燥的地方,它能夠持續保存幾十萬年。如何證明它的特性如此優越呢?近期從在西班牙的一個洞穴中發現的一塊43萬年前的人類祖先的骨頭中獲得DNA就足以證明這一點。同時,論文通信作者、哥倫比亞大學計算機科學教授、紐約基因組中心核心成員Yaniv Erlich說,「正如盒式磁帶和CD光碟那樣,DNA不會隨著時間的推移發生降解,而且它不會過時,不然的話,我們會有大麻煩。」可見它存儲時間之久,完整性之高,是不是躍躍欲試了呢?


不著急,科學家更是迫不及待的檢驗了它的安全性和可靠性。Erlich和他的同事Dina Zielinski(紐約基因組中心副研究員)選擇6份文件,將它們進行編碼到或寫入DNA中。文件包括:一份為完整的計算機操作系統程序文件,一份1895年上映的法國電影「火車到達拉西奧塔站(Arrival of a train at La Ciotat)」視頻文件,一份價值50美元的亞馬遜禮品卡圖片文件,一份計算機病毒程序文件,一份先驅者鍍金鋁板(Pioneer plaque)圖片文件,一份由信息理論學家Claude Shannon在1948年發布的研究論文文件。文件內容廣泛,領域跨度大,有充分的代表性。

他們將這些文件壓縮成一種主文件(master file),然後將這些數據分割成短的由0和1組成的二進位代碼流。他們利用一種被稱作噴泉碼(fountain code)的容錯糾錯演算法,隨機地將這些二進位代碼流(好比是噴泉)包裝成「水滴(droplet, 即數據包)」,將每個水滴中的0和1映射到DNA的四種鹼基(A、G、C和T)上。這種演算法刪除已知會產生錯誤的鹼基組合,並且加入一種條形碼到每個水滴中,從而有助隨後重新組裝這些文件。


他們總共產生一份由7.2萬個DNA片段(每個片段長200個鹼基)組成的數字清單,將這份清單以文本文件的形式發送給位於美國加州舊金山市的一家DNA合成創業公司Twist Bioscience。該公司專門將數字數據轉化為生物學數據。兩周之後,他們接收到一個儲存著一些DNA分子的小瓶。


為了找回他們的文件,他們利用現代的測序技術來讀取這些DNA片段,隨後利用軟體將這種遺傳密碼轉化回二進位代碼流。這項研究報道,他們零錯誤地找回他們的文件。


直接存儲很利於找到,那麼反覆存儲,不斷讀取,會令數據丟失嗎?科學家證實通過利用聚合酶鏈式反應(PCR)擴增他們的DNA樣品,他們的編碼技術能夠幾乎無限制地拷貝這些文件,而且能夠從這些拷貝副本,甚至經過多次拷貝的副本中,無差錯地找回這些原文件。可見,各位用戶看客們可以對DNA存儲大大放心了吧。


DNA存儲功能,和找回功能十分強大,但是「金無足赤」美中不足的是,資金需要太高。Erlich和Zielinski花費了7千美元合成他們用來存儲他們的2兆比特數據的DNA,另外還花費了2千美元讀取它。科學家們也在找方法來解決這一棘手問題,合成出較低質量的DNA分子,並且採用DNA噴泉碼等編碼策略修復DNA分子中的錯誤,那麼DNA合成成本就能夠大幅下降。

高質量,低成本,還有這麼大的內存,怎麼樣,是不期待DNA存儲時代的快點到來啊?


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