数据存储在有盖培养皿中

基于细菌的存储系统能够同时保护其对核爆炸千保存多年的数据。原子可以容纳每表面积的平方英寸的数据250兆兆位。有超过20000写型重写周期有机薄膜结构。

有一些神奇的东西即将问世,它们可以提高存储系统的速度和容量,几乎超出人们的想象。

来自两所著名大学的研究表明,将数字数据存储在生物体的基因组中,并在数百年甚至数千年后,生物体通过数百代人复制其遗传物质后取回这些数据,不仅是可能的,而且是可行的。

“考虑液体毫升最多可包含1个十亿细菌,你可以看到,基于细菌内存在的潜在容量是巨大的,”白沙王,西北太平洋国家实验室(PNNL)首席科学家,在2003年的文件中指出。(注意:毫升是一升的千分之一,或0.03381液体盎司)。

在他们的论文,Wong和一组PNNL研究者描述的实验三年前在其中存储的有关的数字信息100个碱基对在一个细菌(大约一个已编码的英语句子)。

今年,科学家应义塾大学高级研究所生物科学报告了他们的研究结果相似,声称他们成功地编码“E = mc2的1905年!”- 爱因斯坦的相对论和一年他阐明它 - 在普通土壤细菌枯草芽孢杆菌。据科学家,基于DNA的数据也可以在通过了大数据文件的长期保存(见“科学家:数据存储的细菌可能会持续数千年”)。

一个面临黄的研究小组所面临的挑战是提供DNA分子,其容易被人或自然的潜在敌人占据的任何开放的环境破坏的避风港。DNA的所谓的双链断裂,通常是致命的,可以通过常见的不利的环境条件,包括过度的温度和干燥/补液引起的。

DNA的脆弱铭记,西北太平洋国家实验室的科学家提供的容忍加入人造基因序列和生存极端环境条件下的DNA生活主机。至关重要的是,与嵌入信息的主机能够生长和繁殖Wong说。

也许研究人员面临的最大挑战是检索嵌入的信息。“提取储存在细菌中的信息仍然是一个湿实验室过程,需要一定的时间和精力来完成。2000年,我们花了大约两个小时完成信息提取过程。”他补充说,开发类似于当今商业It系统的数据检索技术需要数十年时间。

大多数的基于DNA数据存储的潜在应用涉及到能源的美国能源部(DOE),其资助的所有黄的工作的核心任务。其他安全相关的应用领域包括信息隐藏和数据信息伪装 - 内的其他数据中的数据隐藏 - 商业产品,以及那些涉及国家安全。

应用

作为美国能源部九个国家实验室之一,PNNL关心的是在核灾难发生时如何保护信息。Wong说,假设美国经历了一场毁灭性的核灾难,国家信息基础设施因辐射和火灾而瘫痪或瘫痪。进一步假设关键的缓解信息已经植入某些细菌,如耐辐射球菌,它们可以独立生存和繁殖,不需要人类干预。最后,假设这些数据主机能够在高剂量辐射和其他极端条件下存活。

因此,Wong说,“所有重要的信息在救灾队伍到达时就能得到。”

这种梦幻般的场景产卵的其他奇妙的可能性创造。阅读有关应义塾大学高等研究院生物科学后,贡献者Slashdot的网站提出了以下意见:

“谈一个有趣的方式偷偷信息从一个公司/国家。你抄写成感染细菌或病毒的DNA,然后感染你自己吧。你走出大门有流鼻涕一千万美元的分类的秘密“。

原子的相互作用

根据威斯康辛大学教授Franz Himpsel的说法,1959年,Richard Feynman发表了一篇名为“在底部有足够的空间”的富有远见的演讲,他在演讲中提出是否有可能将设备一直缩小到原子水平。当时,他预言,自古腾堡圣经问世以来,经过几个世纪的积累,所有印刷出来的信息,有一天都能被储存在一个只有1/200英寸宽的立方体中,而这个立方体几乎是肉眼看不到的。费曼认为,最终的存储介质将在单个原子中存储位,位之间有几个原子空间,以防止它们耦合。

2002年,费曼的原子存储器的二维版本在硅的表面上由少量的金形成,这触发了自组装轨道的形成。它看起来像CD-ROM,但是它的尺度是纳米而不是微米。因此,存储密度(基于在一个原子上存储一位数据的能力)要高出一百万倍。

Himpsel指出:“每个比特周围最少需要5×4个原子,从一个磁道到下一个磁道需要4个原子。”费曼1959年提出的将5个原子间隔开的建议是正确的。

与基于细菌的存储不同,原子存储易于访问。读取存储器包括一个简单的行扫描与扫描隧道显微镜沿自组装轨道。不需要在二维中搜索位的位置。这个信号是高度可预测的,因为所有的原子都有相同的形状,并且位于明确的晶格点上。

写数据,但是,是比较困难的 - 和费时。即使存储密度是每平方英寸250兆位的数据速率是非常低的。作为位收缩的大小,更少的能量可以从它读出期间萃取。因此,较长的积分时间是必需的,用于获得一个可接受的信号 - 噪声电平。即使有最好的读出电子器件的数据速率的理论极限仍远低于今天什么硬盘实现。它是如此缓慢,这将需要大约一百万美元对写入数据的平方厘米。

这对Himpsel来说没有问题,他在这一领域的研究得到了美国国家科学基金会的资助。他的想法是“走得更远,达到自然赋予我们的存储数据密度的真正极限,”他说。“它太离谱了,不实用,也不打算实用。”

Himpsel还比较了硅原子存储器到的DNA。在这样做时,他发现DNA需要32个原子存储一个位,这与在硅表面附近的每个位20个原子的区域。

有机薄膜

亚利桑那州的光学数据存储中心的大学提供了200万$在分子内存工作的资金。德罗尔萨里德,中心主任,光学科学家加桑E.雅布尔的开拓理论和那些非常快一路领先,以实验,低成本和小型存储设备。

萨里德和雅布尔相信纳米技术有机薄膜将是近期的数据存储介质,使用百万微电子臂(也称为MEMS探针)来读取和写入在所述膜分子的簇的数据。

科学家正在开发起源于IBM和斯坦福大学的研究人员的想法。它结合了微机械加工技术的硅基微电子。萨里德和雅布尔已经证明了它们,它采用一个悬臂以提供电流的脉冲作为表面上的探针“抽头”的前端的MEMS探针的版本。悬臂的注入电流改变在它接触的表面和将数据写入该点的电阻。

Sarid说:“原则上,在MEMS探测器中,你可以毫不费力地让上百万个悬臂梁同时工作。”“毕竟,计算机中的奔腾处理器有数百万个晶体管,这比晶体管简单得多。Jabbour拥有制造低成本记忆体的纳米有机薄膜的专业技术。”

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这个故事,“数据存储在一个培养皿”最初发表《计算机世界》

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