DNA数据存储的“Lite Brite”

它使用荧光DNA链来编码数字信息。

每次我们发送电子邮件,比如推特,或者在网上做其他事情,我们都会产生数据——因为我们这样做了很多在网上,我们产生了很多数据:关于值25亿字节每一天

这些数据大部分存储在数据中心,这是昂贵的,能源密集型,并占用大量的物理空间。

DNA是一种很有前途的方法存储替代方案数据中心,现在,博伊西州立大学的研究人员已经开发了一个新方法对于DNA数据存储来说,它消除了采用它的一个主要障碍——它看起来有点像Lite Brite玩具你小时候可能和他玩过。

DNA数据存储

数字数据只使用两个数字的序列来存储:1和0。DNA使用代表化学碱基的字母(A、G、T和C)来存储信息。把数据的数字序列翻译成四个字母的代码,你就可以用DNA来存储你的数字信息。

至于我们为什么要把数据储存在DNA里,研究人员说估计世界上所有的数字数据都可以被压缩成20克的DNA,这意味着我们可以节省数据中心目前占用的大量物理空间。

DNA也比服务器耐用得多,有可能保护我们的信息几千年,但从DNA中检索数据并不容易。

一种叫做定序器需要对存储的信息进行解码,而且检索过程很慢—可能需要差不多一天了破译一个单词。

好主意

为了消除测序的需要,博伊西的研究人员从单链DNA开始(想象一下将DNA链一分为二)。

他们对这条DNA链进行编程,将其自身前后折叠成一个扁平的矩形卡片形状。这个长方形有48个位点,其他单链DNA可以插入其中——你可以想象这些扩展底座就像Lite Brite钉板上的孔。

DNA矩形上的每个位点在数字代码中都充当一个“位”。如果它有一股DNA插入其中,那就转化为1。孔中没有DNA表示为0。

钉板上的股线序列被用来编码数据。博伊西州立大学核酸记忆研究所

在通过钉板对消息进行编码之后,下一步是检索它。为此,荧光DNA链与钉板上的链配对。

一旦DNA链像Lite Brite玩具中的钉子一样被点燃,研究人员就用超分辨率显微镜对其进行成像。然后,一种算法可以分析图像,并在1s和0s上提取模式,以100%的准确率检索嵌入的信息—不需要DNA测序。

所需的模式(左)和DNA在显微镜下的样子(右)。博伊西州立大学核酸记忆研究所

展望未来

你家里可能会有一个超分辨率显微镜,就像你是一个DNA测序仪一样,所以这仍然不是将DNA数据存储带入主流的技术。

然而,这是一个新颖的,高度精确的方法,研究人员认为值得进一步发展。

他们现在正在寻找加快编码和检索数据过程的方法,以及增加使用系统可以存储的数据量的方法。

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