在DNA中存儲比特幣，要致富先解碼
這是一個書中自有黃金屋，持續了3年的故事。
2015年的達沃斯世界經濟論壇年會上，歐洲生物信息學研究所的科學家尼克·戈德曼（Nick Goldman）提交了一篇論文，介紹如何使用DNA來存儲信息。
在此次演講中，戈德曼還分發了一批含有DNA的試管，他把包含一個比特幣的數字錢包密鑰編碼在其中，並發出挑戰：第一個成功對DNA進行排序並解碼文件的人將能夠獲取其中的比特幣，當時價值200美元左右，現在已經超過1萬美元。
戈德曼對這個挑戰設定了三年的時間限制，如果沒有人能夠破解代碼，這個挑戰將在下周一結束。
直到去年12月，都沒有人獲得其中的比特幣，戈德曼還特意在Twitter上發布了一個提醒，表示挑戰即將結束。
該推特引起了比利時安特衛普大學（University of Antwerp）26歲的博士研究生Sander Wuyts的注意，他要求戈德曼提供DNA樣本，並與同事一起花費了一個月來破解密碼。
Wuyts在他的博客上寫道：「當我看到這則推特時，非常興奮。我還記得自己向所有同事說，我們應該放棄正在做的一切，並開始解決這個問題。」
Wuyts有他自己的優勢：他不僅在安特衛普大學學習計算微生物學，而且還可以接觸到用於基因組測序的複雜工具。
正如戈德曼在其關於DNA存儲的開創性的《Nature》論文中所詳細描述的那樣，為了將信息編碼到DNA中，你需要一個文本或者二進位文件，並以「三進位」進行重寫（而不僅僅是1和0，有0，1和2）。
然後將其用於編碼生命構建塊中的數據，四個核鹼基：胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤。詳細的轉換機制在此不贅述，感興趣的讀者可以參考原論文：
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3672958/
https://www.ebi.ac.uk/sites/ebi.ac.uk/files/groups/goldman/file2features_2.0.pdf
在3年前戈德曼設置的比特幣挑戰中，總共有9份文件包含在DNA片段中。這些文件用一個密鑰流（keystream）加密，它是一個隨機的一系列字元，原先的純文本信息包含在其中。在9份文件中有一份用於解釋該密鑰流。
在對DNA進行解碼之後，Wuyts按照正確的順序組合了DNA片段，形成一個長的DNA序列。
在克服了一些技術性的障礙之後，Wuyts最終將DNA序列轉換成了明文，解鎖了比特幣錢包（其中還有了一些「文物」，例如James Joyce的畫和歐洲生物信息學研究所的標識）。
此時距離比特幣挑戰的3年期限僅剩5天。
至於他打算如何處理這個比特幣，Wuyts說，他可能會在適當的時候將它出售，並把其中一些用於研究，其餘的錢可以用來和同事辦個「別具特色的」博士畢業典禮。
戈德曼設置的挑戰是DNA首次被用來存儲加密貨幣的密鑰，其真正的意義在於向人們展示DNA作為長期存儲方式的驚人潛力。
DNA存儲
現在我們的主流電子存儲手段並沒有我們想像的那麼可靠，例如CD存儲最多持續100年。
詳情可見我們之前寫過的一篇文章：
什麼是數字黑暗時代
http://www.wttech.org/archives/4812
人類一直在探索新型的存儲手段，DNA存儲就是其中的一種。
不可否認，DNA存儲更像是一種科幻小說中存在的東西，而且還有種種缺陷。
例如與硅存儲器晶元微秒級時間尺度的讀取或寫入數據相比，DNA存儲慢的可憐。
其次，人工合成特定模式的DNA字元串需要幾個小時來編碼數據，還要更多的時間去使用測序機恢複信息。
但DNA存儲最大的優點在於其數據密度，整個人類的基因組這麼龐大的信息就可以被納入到了一個肉眼看不見的細胞中。
對於信息存儲的純粹密度，DNA可能超越了硅幾個數量級——對於長期歸檔來說也趨於完美（排除掉遺傳變異就更是如此）。
但研究人員還有一個最大的顧慮：往往每100個核苷酸就有一個1個DNA合成和測序錯誤。這將使大規模的數據存儲變得完全不可靠——除非他們可以找到一個有效的錯誤糾正方案。
戈德曼教授和他在歐洲生物信息研究所（EBI）同事Ewan Birney將該想法帶入了實驗室，最終在2013年宣布他們成功地使用DNA編碼了五個文檔，包括莎士比亞的十四行詩和馬丁·路德·金《我有一個夢想》演講中的一部分，文件大小為739 Kb。
到2016年7月，微軟和華盛頓大學的研究人員宣稱他們的存儲容量「飛躍」到了200 MB。
傳統的存儲介質並非長遠之計
科學家預測到2040，如果一切的東西都以即時訪問的方式存儲，如，用於記憶棒中的快閃記憶體晶元，存檔將會比預期多消耗10 000倍的微晶元級硅。
這也是為什麼很少被訪問永久檔案目前仍舊依賴於老式磁帶。這個媒介打包的信息可以比硅更密集，但閱讀速度要慢得多。
除此之外，還有能源等成本的要求。
一個大型數據中心可能需要10億美元資金，以及10年以上的時間來建設和維護，還需要數百兆瓦的電力。
而如果信息可以被密集包裝存入到大腸桿菌的基因中，那麼只要約一公斤的DNA就可以滿足全世界的存儲需求。
《自然》雜誌上有一張圖可以很好地說明這個問題。從上圖我們可以看出，DNA存儲的讀取速度確實很慢，但它的保存時間可以超過100年，其存儲密度比傳統硬碟大6個數量級，而能源消耗僅是前者的千萬分之一。
當然，要實現這種潛力還有非常長的路要走。
在DNA成為傳統存儲技術的競爭對手之前，研究人員將不得不克服許多挑戰，例如如何在DNA中可靠地編碼信息，如何檢索特定信息而不是全部讀取，如何保證準確率，並使核苷酸字元串足夠便宜且迅速等等。
但現在的物理存儲手段已經可以預見是不可持續的，未來，或許到了22世紀，每個人家中將不再是一塊移動硬碟，而是一盒大腸桿菌了。
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