数据存储的未来在于DNA微胶囊吗?
将数据存储在DNA听起来像科幻小说,但它在不久的将来。教授汤姆·德·Greef预计第一个DNA数据中心将在五到十年内启动并运行。数据不会存储在硬盘0和1但在DNA碱基对组成:在和CG。这样一个数据中心实验室将采取的形式,很多时候比现在的要小。De Greef已经能想象这一切。在一个建筑的一部分,新文件将通过DNA合成编码。另一部分将包含大油田的胶囊,每个胶囊挤满了一个文件。一个机械手臂将删除一个胶囊,阅读其内容,并将其返回。
我们讨论合成DNA。在实验室里,基地以一定顺序粘在一起形成综合生产的DNA链。文件和照片,目前存储在数据中心可以存储在DNA。目前,该技术适用于只进行归档存储。这是因为阅读存储数据是非常昂贵的,所以你要咨询的DNA文件尽可能少。
大,高耗能的数据中心已经过时
数据存储在DNA提供了许多优势。DNA文件可以存储更简洁,例如,数据的寿命也很多倍的时间。但也许最重要的是,这项新技术使大型能源数据中心过时了。这是迫切需要的,警告De Greef”因为在三年内,我们将产生很多数据在全球范围内,我们无法存储的一半。”
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免费订阅博士生一起Bas Bogels,微软和一群大学合作伙伴,De Greef开发了一项新技术的创新与合成DNA可伸缩的数据存储。结果已经发表在《自然纳米技术》期刊上。De Greef生物医学工程部门的工作,复杂的分子系统研究所(icm)涂埃因霍温和内梅亨大学担任客座教授。
可伸缩的
使用DNA链数据存储的概念出现在1980年代,但太困难和昂贵。在技术上成为可能的三十年后,当DNA合成开始起飞。乔治教堂,哈佛大学医学院的遗传学家,阐述了2011年的想法。此后,合成和数据的阅读变得更便宜,最后把技术推向市场。
近年来,德Greef教授和他的团队研究主要为读取存储数据。就目前而言,这是这项新技术面临的最大问题。目前使用的PCR方法,称为“随机存取”,非常容易出错。因此你可以一次只读取一个文件,此外,数据质量恶化太多每次读取一个文件。不完全可伸缩。
它是如何工作的:PCR(聚合酶链反应)创造了数以百万计的DNA片段的副本,您需要通过添加所需的DNA编码的底漆。电晕测试在实验室里,例如,基于这样的:即使是少量的冠状病毒材料从你的鼻子可以复制很多次。但如果你想同时读取多个文件,你需要多个底漆对做他们的工作在同一时间。这在复制过程中创造了许多错误。
每一个胶囊包含一个文件
这就是胶囊发挥作用。De Greef的小组开发了一种微胶囊的蛋白质聚合物,然后每胶囊锚定一个文件。De Greef:“这些胶囊热性能,我们可以利用我们的优势。“高于50摄氏度,胶囊密封,使PCR过程发生在每个胶囊分别。没有太多犯错误的空间。De Greef称之为“thermo-confined PCR”。在实验室里,它迄今为止成功同时读取25文件没有重大错误。
如果你再次降低温度,分离从胶囊和锚定原始副本依然存在,这意味着你的原始文件不恶化的质量。De Greef:“我们现在站在一个损失0.3%三读之后,与现有的方法相比,35%。”
搜索与荧光
并不是所有的。De Greef也使图书馆更容易搜索的数据。每个文件都有荧光标签和每个胶囊自己的颜色。一个设备可以识别的颜色和它们相互隔开。这把我们带回到虚构的机械手臂在这个故事的开始,它将从池中巧妙地选择所需的文件在未来的胶囊。
这种解决问题的阅读数据。De Greef:“现在只是一种等待DNA合成的成本进一步下降。该技术将应用程序做好准备。”因此,他希望荷兰将很快能够开放就职DNA数据中心——一个世界第一。
参考:Bogels BWA阮BH、病房D, et al。DNA存储thermoresponsive微胶囊重复随机多路复用数据访问。Nat Nanotechnol。2023年。doi:10.1038 / s41565 - 023 - 01377 - 4
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