未來的DNA硬碟

草根影響力新視野翻譯鍾藝

圖 Getty Images/iStockphoto

DNA

現在的我們身處數據驅動型社會，在不斷追求數據化的進程中，我們也正在尋找能比傳統存儲技術處理更多信息的解決方案，因此科學家將目光轉向了來自大自然的強大數據儲存器：DNA。根據最新發布的《科學》雜誌，哥倫比亞大學和紐約基因組中心的一對研究人員寫了一個完整的計算機操作系統、一個1895年的法國電影、一個亞馬遜禮品卡和其他文件進入DNA鏈，並檢索出所存儲的信息沒有發生存儲錯誤。

使用DNA進行存儲有以下幾個優點。首先，它比傳統存儲媒介小得多。一單克DNA可以比一千兆硬碟驅動器多承載215000倍的數據。其次，它有著令人難以置信的耐用度。比如，科學家正在用數千萬年前的DNA來還原早已滅絕的長毛猛獁象。儘管如此，目前科學家也只是解鎖了DNA存儲容量的很小一部分。聯合研究者Yaniv Erlich和Dina Zielinski受到電影在網路中傳播的啟發，發現了一個新的方法以最大化的利用每個核苷酸的理論最大信息量。

「我們將文件的比特映射到DNA核苷酸中，然後，我們合成這些核苷酸並將分子存儲在試管中，」Erlich在接受ResearchGate採訪時解釋說。「為了檢索信息，我們需要對分子進行測序。這是一個必經的基本過程。為了收集信息，我們設計了一種稱為DNA噴泉（DNA Fountain）的策略，這個策略來源於編碼理論中的數學概念。正是這種策略使我們能夠實現對數據的最佳收集，這也是研究中最具挑戰性的地方。」

當像Netflix這樣的在線流服務發送信息時，它使用噴泉碼，它將數據分割成小包。即使幾個數據包丟失，Netflix可以重建整個信息流（注釋：Netflix是一家美國公司，在美國、加拿大提供互聯網隨選流媒體播放，定製DVD、藍光光碟在線出租業務。）。DNA有類似的問題，科學家只能小批量地創建和排序它。這意味著有大量的數據需要被分解，並且在這個分解的過程中它們的比特可能丟失。 DNA的另一個缺點是什麼呢？DNA在測序後會分解，這意味著又會有更多的信息丟失。幸運的是，DNA很容易複製，這從一定程度上減弱了DNA的缺陷。

雖然像微軟這樣的公司目前正在尋找DNA作為存儲的又一個便捷途徑，但Erlich估計我們依舊需要十多年的不斷研究和嘗試，才能使DNA存儲成為主流。「我們還處在DNA存儲研究的早期，但我們也是在對磁性媒介進行了多年的研究和開發之後，才使磁性媒體真正發揮了存儲的作用。」