科学家开发出新型 DNA 存储技术：糖块大小可存千万 GB，还能解数独

IT之家 8 月 29 日消息，一项新的研究成果为实现全功能 DNA 计算机迈出了重要一步。研究人员开发了一种新技术，能够在 DNA 中存储 PB 级的数据，并将其保存数千年甚至数百万年。此外，该系统还可以处理数据，例如解决数独难题。

图源 Pixabay

据IT之家了解，DNA 作为一种天然的数据存储系统，具有极高的存储密度。每个细胞可以存储约 800MB 的数据，而人体由数万亿个细胞组成，因此每个人都是一个行走的、会说话的超密集数据中心。科学家们一直致力于开发利用这种高效的自然数据存储系统。

然而，DNA 数据存储面临很多挑战，包括写入、读取、移动和处理信息的不稳定性。DNA 比较脆弱，难以可靠地写入、读取、移动和处理信息，但新的研究声称开发了一种能够解决这些问题的系统。该系统的关键在于一种柔软的聚合物材料，它可以作为 DNA 的支架，可以脱水进行长期储存，然后重新水化进行检索。

该研究的共同通讯作者 Orlin Velev 表示：“我们创造了被称为‘树枝状胶体’的聚合物结构，它们从微观尺度开始，但以分层方式相互分支，形成纳米级纤维网络。这种形态创造了一种具有高表面积的结构，这使我们能够将 DNA 沉积在纳米原纤维中，而不会牺牲使 DNA 具有吸引力的数据密度。”

这种技术使数据能够以极高的密度存储 —— 每立方厘米 10PB。换句话说，在一个糖块大小的空间里可以存储 1000 万 GB 的数据。与裸露的 DNA 相比，树枝状胶体可以更好地保存文件，并且可以承受超过 170 次的脱水 / 再水化循环，而裸露的 DNA 只能承受 60 次循环。

与其他 DNA 数据技术一样，这种技术非常适合长期存档存储。研究人员预测，存储在聚合物纳米纤维上的 DNA 在 4℃冰箱温度下的半衰期约为 6000 年，在-18℃冷冻条件下的半衰期则为惊人的 200 万年。

为了将数据写入 DNA，算法首先将其转换为核酸序列 —— 即 DNA 代码中的 ACGT 字母。可以使用 RNA 分子从 DNA 中复制数据，然后对该 RNA 进行测序，从而检索特定的信息片段。这意味着不需要破坏 DNA 就可以读取其中的信息，这与一些现有的 DNA 数据技术不同。

新系统还允许使用酶直接在 DNA 中进行计算，研究人员通过让系统解决简化的 3x3 象棋和数独问题来演示了这一点。

这项研究不仅为 DNA 数据存储铺平了道路，也为全功能 DNA 计算机的发展提供了可能。

该研究成果发表在《自然纳米技术》杂志上。

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