DNA數據存儲系統使用微膠囊來減少錯誤和損失

未來的數據中心可能會取消硬盤庫，轉而使用大自然已經使用了數十億年的存儲介質--DNA。在使之成為現實的一個重要步驟中，科學家們已經創建了一個使用微膠囊讀取和組織文件的新系統。

像人類建造的許多東西一樣，大自然在數據存儲方面擊敗了我們，它的系統大大優于我們能想出的任何東西。DNA以令人難以置信的密度包裝信息--一克這種東西可以容納215PB，或2.15億GB的數據，這意味著互聯網目前生成的全部內容都可以保存在一個裝滿DNA的鞋盒里。最近的工作甚至發現了通過在字母湯中添加新的字母來使數據密度翻倍的方法。

此外，DNA的數據保存可以是非常持久的。我們目前的硬件往往會在幾十年內退化，但在適當的條件下，DNA有可能被保存數百萬年。最后，它需要更少的能源來維護，減少大規模數據中心的電費。

但當然，也有一個問題。將數據寫入DNA并將其讀回是復雜而昂貴的過程，可能會損壞DNA本身并帶來錯誤。但現在一項新的突破可能有助于使整個系統更加實用。

目前，從DNA中檢索數據是通過一種叫做聚合酶鏈式反應（PCR）的技術完成的。含有數據的DNA鏈都在一種湯中自由游動，每條鏈都有一個特定的序列標記，就像一個文件名。當你需要某個文件時，一個匹配的引物被用來搜索湯，并附著到所需的DNA鏈上。然后這個DNA被復制數百萬次，以便系統能夠找到它并讀取文件。問題是，每次讀取時都會使原始數據退化，而且一次讀取多個文件變得很困難。

為了解決這個問題，研究人員將DNA包裹在由蛋白質和聚合物制成的微膠囊中，每個膠囊中都有一個文件被固定。當加熱到50°C（122°F）以上時，膠囊將自己密封起來，因此PCR復制只能單獨影響每個文件。當溫度再次降低時，副本脫離，而原始文件仍被固定。

這意味著原始文件的質量不會隨著每次讀取而降低，大大減少了錯誤。該團隊表示，該系統可以同時讀取多達25個文件，并且在三次讀取后僅損失0.3%的文件，而不是現有方法的35%。

為了使該系統更容易搜索，科學家們給每個文件貼上了熒光標簽，每個膠囊都有自己的顏色，使數據可以被分類、分離和排序。最終，該團隊設想了一個數據中心，在這個中心，信息被編碼到一個區域的DNA上，而機器人手臂可以選擇單個膠囊，讀取數據并將其放回。

"現在只是等待，直到DNA合成的成本進一步下降，"該研究的主要作者Tom de Greef說。"然后這項技術就可以應用了"。