IT之家 8 月 29 日消息，一項(xiàng)新的研究成果為實(shí)現(xiàn)全功能 DNA 計(jì)算機(jī)邁出了重要一步。研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，能夠在 DNA 中存儲 PB 級的數(shù)據(jù)，并將其保存數(shù)千年甚至數(shù)百萬年。此外，該系統(tǒng)還可以處理數(shù)據(jù)，例如解決數(shù)獨(dú)難題。
據(jù)IT之家了解，DNA 作為一種天然的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，具有極高的存儲密度。每個(gè)細(xì)胞可以存儲約 800MB 的數(shù)據(jù)，而人體由數(shù)萬億個(gè)細(xì)胞組成，因此每個(gè)人都是一個(gè)行走的、會說話的超密集數(shù)據(jù)中心?？茖W(xué)家們一直致力于開發(fā)利用這種高效的自然數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。
然而，DNA 數(shù)據(jù)存儲面臨很多挑戰(zhàn)，包括寫入、讀取、移動和處理信息的不穩(wěn)定性。DNA 比較脆弱，難以可靠地寫入、讀取、移動和處理信息，但新的研究聲稱開發(fā)了一種能夠解決這些問題的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵在于一種柔軟的聚合物材料，它可以作為 DNA 的支架，可以脫水進(jìn)行長期儲存，然后重新水化進(jìn)行檢索。
該研究的共同通訊作者 Orlin Velev 表示：“我們創(chuàng)造了被稱為‘樹枝狀膠體’的聚合物結(jié)構(gòu)，它們從微觀尺度開始，但以分層方式相互分支，形成納米級纖維網(wǎng)絡(luò)。這種形態(tài)創(chuàng)造了一種具有高表面積的結(jié)構(gòu)，這使我們能夠?qū)?DNA 沉積在納米原纖維中，而不會犧牲使 DNA 具有吸引力的數(shù)據(jù)密度?！?/p>
這種技術(shù)使數(shù)據(jù)能夠以極高的密度存儲 —— 每立方厘米 10PB。換句話說，在一個(gè)糖塊大小的空間里可以存儲 1000 萬 GB 的數(shù)據(jù)。與裸露的 DNA 相比，樹枝狀膠體可以更好地保存文件，并且可以承受超過 170 次的脫水 / 再水化循環(huán)，而裸露的 DNA 只能承受 60 次循環(huán)。
與其他 DNA 數(shù)據(jù)技術(shù)一樣，這種技術(shù)非常適合長期存檔存儲。研究人員預(yù)測，存儲在聚合物納米纖維上的 DNA 在 4℃冰箱溫度下的半衰期約為 6000 年，在-18℃冷凍條件下的半衰期則為驚人的 200 萬年。
為了將數(shù)據(jù)寫入 DNA，算法首先將其轉(zhuǎn)換為核酸序列 —— 即 DNA 代碼中的 ACGT 字母?？梢允褂?RNA 分子從 DNA 中復(fù)制數(shù)據(jù)，然后對該 RNA 進(jìn)行測序，從而檢索特定的信息片段。這意味著不需要破壞 DNA 就可以讀取其中的信息，這與一些現(xiàn)有的 DNA 數(shù)據(jù)技術(shù)不同。
新系統(tǒng)還允許使用酶直接在 DNA 中進(jìn)行計(jì)算，研究人員通過讓系統(tǒng)解決簡化的 3x3 象棋和數(shù)獨(dú)問題來演示了這一點(diǎn)。
這項(xiàng)研究不僅為 DNA 數(shù)據(jù)存儲鋪平了道路，也為全功能 DNA 計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供了可能。
該研究成果發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上。
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。