为什么在DNA中存储数据比在硬盘中更好

新的纠错DNA测序和其他改进可能预示着硬盘驱动器的未来。

DNA数据存储引导图像
菲利普Stossel /苏黎世联邦理工学院

数据可以存储在DNA中。事实上,有机DNA可以保存大量的数据,而且可以保存很长时间。然而,它作为存储介质的一个主要问题是它一直不可靠。

但这种情况可能即将改变。科学家们开始着手解决错误校正和寿命问题。

DNA作为网络存储

科学家们认为DNA可能是未来退化数据存储的解决方案。他们认为硬盘驱动器、缩微胶片或闪存中的磁性存储器不会永远存在,甚至可能不会像发黄的纸片那样长久——西方已知的最古老的纸质文件可以追溯到11世纪。

问题包括标准格式、不断升级的连接(如端口)和脆弱性。

我们对电子存储媒体的大量使用让历史学家担心我们的知识可能会不复存在。

事实上,就我个人而言,我不确定我的遗产是否会继续存在。谁记得Zip驱动器备份?我用它来备份我早期的数码照片。媒体可能还在我身边。但我现在肯定没有那个硬盘了。

DNA持续

DNA作为数据的载体,作为网络存储的替代品,并不是一个奇怪的想法。2008年,科学家们分析了在西伯利亚河边发现的一根智人股骨。的骨头来自一个四万五千年前去世的人。而在里面发现的4.5万年前的DNA证实了这一结果。

问题

然而,DNA作为一种数据存储机制的主要问题是,它在尝试时并不十分可靠。

编码数据中的“漏洞和错误信息”是由于“DNA测序中的化学降解和错误”而产生的,并一直困扰着这些测试,安杰莉卡·雅各布斯(Angelika Jacobs)说记录了苏黎世理工大学进行的新实验在大学的网站上。

新实验表明了承诺。与之前的尝试不同,他们首先将DNA封装在二氧化硅中,也称为玻璃,然后使用算法来校正数据中的错误。

尤里卡时刻

“发现”时刻源于DNA显著变化的事实,当它与环境发生反应时,会产生不利影响。早期尝试用DNA来存储数据的一个问题是实验用的DNA随着时间的推移会变质。

然而,储存在骨骼中的DNA,就像前面提到的45000年前的那个例子,却不是这样。研究人员认为,一种类似化石的保护性储存机制可能是答案。因此有了硅膜。

苏黎世联邦理工学院首席科学家罗伯特·格拉斯告诉雅各布斯:“和这些骨头类似,我们想用合成的‘化石’外壳来保护包含信息的DNA。”

合成的化石

合成化石经过加热以复制化学降解,研究人员仍然能够解码DNA。虽然测试加速的时间只有一个月,但它确实奏效了。

通过Reed-Solomon码纠正任何错误。这些是非二进制循环纠错码,如QR码,讽刺,CD和DVD光盘。

维多利亚·伍阿斯顿说,一克DNA可以存储相当于14000张蓝光光盘的物质,写关于DNA数据存储的文章在《每日邮报》。

因此,再加上100万年甚至更久的存储和硬盘空间节省的潜力,制造商们应该感到震惊了。

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