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原标题:打响将字母组合,微软原型设备利用DNA存款和储

浏览次数:112 时间:2019-09-01

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日前微软与华盛顿大学旗下公司的研究人员,成功将数字信息信息转换为 DNA 并顺利重新读取,除了让施作该项作业的设备成了世界上第一台完整端到端的 DNA 存储设备,微软在利用 DNA 来取代数据中心的路途上,也因此向前迈进了一步。虽然该技术仍有改善的空间,但微软希望能借此证明 DNA 存储技术的进展。

微软正在开发相关技术,将利用DNA取代数据中心。

在首次执行时,这部要价一万美元的原型设备通过把位元编码为 DNA 序列,顺利将「HELLO」这组字母合成为 DNA 并以液体的方式进行保存。接着,该设备利用 DNA 序列分析仪来对其进行读取,并使用解码软件将序列转换回位元。经过 21 个小时的反覆过程,终于成功将这五个字母重现。目前研究人员表示他们已掌握了一项技术,可以将整个过程缩短为 10 到 12 个小时。此外,他们也提出了可以降低数千美元成本的方法。

微软和华盛顿大学的研究人员已经开发出相关技术,自动地完成使数字信息转换为DNA,并将DNA还原为数字信息的过程。他们现在拥有全球第一台自动运行的端到端DNA存储设备。当然,他们的技术还有改进的余地,但微软希望这一概念验证设备能够推动DNA存储技术的发展。

HELLO(以位元表示就是 01001000 01000101 01001100 01001100 01001111)在核苷酸形式中会培养出大约 1 毫克的 DNA,其中将只需要保留 4 微克用于测序。如果按照 Technology Review 的说法,凭借这样的效率,一个足以占据整座仓库的数据中心所存储的数据,往后只要几个骰子大小的设备就能搞定。如果未来技术进一步完善,这样的方式也将能让数据存储的比以往更久。就像微软所说的,一些存在于巨大象牙和古代人类中的 DNA,都已成功地存储信息达数万年之久。而以上的因素,也是为何微软等科技公司在面对迫在眉睫的数据存储问题时,都将 DNA 技术视为解法之一。早先的报道也曾提及,微软真正的目标是希望在本世纪末前,可以让数据中心内部使用基于 DNA 技术的存储系统。

在第一次运行中,这台耗资1万美元的原型设备将字符串“HELLO”转换为DNA。它首先将二进制数字编码为DNA序列。它然后会根据这些序列合成DNA,并将合成的DNA作为液体储存。

DNA 存储固然不是一项全新的技术,但这回的突破在于该系统可以在完全自动化的方式下顺利运行。当然,如果希望能在商业上取得成功,合成 DNA 和读取数据的成本势必得先降低。虽然这项技术目前听起来是有点太「科幻」了,但换个角度想,其实在相关技术问世前,我们不就一直通过 DNA 在存储信息了吗?

接下来,研究人员利用DNA测序仪对储存的DNA进行测序。最后,解码软件将DNA序列转换回二进制数据。

这个由5个字母组成的字符串被转换为DNA,然后再转换为二进制数据,耗时21个小时,主要是因为写DNA所涉及的化学反应速度非常缓慢,但研究人员已经发现一种方法,可以将这一过程所需的时间缩短10到12个小时。他们还提出了将成本降低数千美元的方法。

虽然该团队认为他们的原型系统取得了成功,但商业性DNA存储系统存储数据的速度必须提高数百万倍。

把“HELLO”(二进制数据是01001000 01000101 01001100 01001100 01001111)转换成DNA,质量约为1毫克,其中只有4微克用于测序。

正如“麻省理工技术评论”所指出的那样,按照这样的比例,存储在仓库大小的数据中心中的所有信息,大小与数个标准尺寸的骰子相当。一旦技术完善,它可以存储比目前长得多的数据。

微软之前曾表示,一些DNA在猛犸象牙和早期人类的骨骼中已经保存了数万年。这就是微软和其他科技公司考虑将DNA作为解决迫在眉睫的数据存储问题的方法的原因之一。之前有媒体报道称,微软的目标,是2020年前在数据中心内部署一套基于DNA的存储系统。

利用DNA存储数据并非是全新技术,但微软技术的新颖之处在于该系统是完全自动化的。然而,在取得商业上的成功之前,合成DNA和提取信息的成本需要降低。换句话说,我们需要一种经济高效地合成DNA的方法。虽然它可能听起来有点科幻,但在我们知道之前,我们都在以DNA方式存储数据。

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