用DNA存储信息能达数万年之久

大约一杯DNA可存储至少1亿小时的高清视频文件

　　

    据物理学家组织网近日报道，欧洲分子生物学实验室-欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）的研究人员创建了一种可将数字化信息存储数万年之久的新技术。其采用DNA作为介质，储存规模远远超出全球所有的信息量。该技术可以在大约一杯DNA里存储至少1亿小时的高清视频文件。相关研究结果发表在1月23日《自然》杂志在线版上。

    世界上的数字信息将近3泽字节，即30万亿亿个字节。新的数字内容不断汇集对档案工作者构成了挑战。而硬盘价格昂贵且需要不断的电力供应，即使是最好的“无动力”归档材料如磁带，也会在10年之内“失忆”老化。这在生命科学领域更是一个日益凸显的问题，包括记录大量DNA序列的科学数据卷宗。

    EMBL-EBI的尼克·高曼说：“DNA是一种可靠的存储信息方法，因为我们可以从猛犸象的骨头中提取到它，其上的数据可以追溯到几万年之前。而令人难以置信的是它小而密集，不需要任何电源存储，因此传输、保存信息很容易。”

    研究人员说，读取DNA是相当简单的，但将它写入是DNA存储成为现实的一个主要障碍。挑战主要来自两方面：首先，目前的方法唯有可能用短字符串加工DNA；其次，写入和读出DNA都很容易出错，尤其是当重复相同的DNA字母时。高曼和该研究的联合作者、EMBL-EBI副主任伊万着手创建了一种代码，以克服存在的问题。

    伊万说：“我们知道需要使用唯一的DNA短字符串制作代码，而用这样一个方式创建运行相同的字母是不可能的。所以我们设想，把代码解散成两个方向上的很多重叠的片段，其携带的索引信息可以显示每个片段属于整体哪一部分的代码，然后做一个不允许重复的编码方案。这样一来，在不同的片段就不会出现同样的错误，即便有也非常罕见。”

    这种新方法需要合成DNA的编码信息，总部位于加州的安捷伦科技公司自愿提供此服务。伊万和高曼发送其编码的版本包括：马丁·路德·金演讲“我有一个梦想”的MP3，一张EMBL-EBI的JPG照片；沃森和克里克开创性论文“分子结构核酸”的PDF版本；所有莎士比亚十四行诗TXT文本以及描述编码的文件。研究人员说：“我们从网络上下载文件，并用其来合成成千上万的DNA片段，结果看起来像一小块尘埃。安捷伦把合成后的样品邮寄给了EMBL-EBI。”研究人员能够毫无差错地排序DNA和解码文件，准确率可达100％。

    高曼说：“我们用分子形式创建了一个容错代码，可以保存数万年，在适当的条件下或可能持续更长时间。只要有人知道代码是什么，并有一台机器可以读出DNA，就能够将原信息读回。”

    理论分析表明，以DNA为基础的存储方案在规模上远远超出了目前的全球信息量，并为大规模、长期和不经常访问的数字典藏提供了一个理想的技术。事实上，目前技术进步的趋势是减少DNA合成在速度上的成本，计划在10年内实现50年归档的成本效益。虽然还有很多实际中有待解决的问题，但是DNA固有的密度和“长寿”优势，使之成为一个具有吸引力的存储介质。研究人员的下一步是完善编码方案，并探究其实用性，为商业上可行的DNA存储模型铺平道路。