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喜欢科学,偏爱自然科学。也喜欢技术,儿时喜围观打锡壶的和锔盆锔锅的。当过工人,当过兵,第二故乡是湖南、广西和广东。

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DNA,未来的一种存储器?  

2013-01-30 10:08:42|  分类: 科学与技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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——说起DNA,我们都不会真的想到它会用于存储信息,尽管我想对于遗传信息来说,我们确实会想到它,但我们肯定不会想到把我们的电影、照片、书籍存到DNA中。这却正是科学家们正在做的。事实上,去年一群科学家显示了他们能把一本书存入DNA。而今年他们又更进一步,他们实际在DNA中存储的信息是每克2.2 P 字节(1P=1024T,现在市面上主流硬盘的容量是1至2T)。按这种存储密度,你就能在一克DNA中存入多达468,000张DVD的内容。

——哇!果然海量。可是我们不会往DNA里写信息,我们也没有DNA测序器,它的实用价值在何处?

——唔,这看起来是在做一件怪事,也不是很实用。但考虑到我们近来产生的海量数据,不仅是家庭的电影和照片,而是考虑到大型的科学实验,比如大型强子对撞机每年产生15P的数据。这类工程需要的存储容量大了去了。目前他们是用磁带存储当前的数据。这当然也可以,不过要在几十年后保证这些数据的安全需要在磁带上写入和重写,这会很昂贵并且麻烦。DNA的优点是能稳定的存储几千年。所以,一旦你把代码写进去,过很久很久你什么也不必做,它就能非常非常的稳定。

——哇。那么人们到底是如何往DNA里编码呢?

——这个团队开发了一种三进制码,不同于我们许多人所熟悉的二进制码:1和0的编码。三进制码是1,0,和2的编码,他们能够把这个翻译到DNA的不同化学基(碱基)中——A,G,C,和T——它们构成了我们的基因代码。

——这整个过程有多贵?什么时候才能有经济价值?或者已经有了?

——啊,实际现在还不是很经济,只是因为合成DNA和DNA测序的花费仍然很高。所以现在的话,只有你想把数据存储600年或更久才合算,否则的话,还是用磁带一遍遍地重写更便宜些。不过DNA合成和读出的成本在持续下降,研究者们猜想很快,往DNA里存储比起磁带来会更划算,即使你只是想把什么东西存储50年。

——如你所说的,DNA的最大优点是长时间非常稳定,但是它有我们现在所用的存储介质那么好用吗?

——哦,有几个缺点。一个是编码之后你不能改变或重写,这与其他存储介质比起来是个大缺点。另一个问题是,现阶段,你不能存取信息中的一个特定部分,所以你不能象在DVD或CD上那样,找到某一个文件。实际上要找出你想要的信息,你就必须对大量的DNA进行测序,所以这也不是很实用。尽管有人预期这两个障碍很可能在不太久的将来被克服。

 

——《科学播客》,《科学》杂志 2013/1/25

 

本段对话在这期播客中的起点是29m55s(=29分55秒)。文稿可以从《科学》杂志的网站下载PDF,链接如下:

http://www.sciencemag.org/content/suppl/2013/01/23/339.6118.468-b.DC1/SciencePodcast_130125.pdf(本段对话从文档的13页开始。)

附:数据或存储器的容量单位:B(byte字节),KB(kilobyte千字节),MB(Megabyte百万字节/兆字节),GB(Gigabyte十亿字节/吉字节),TB(Terabyte万亿字节/太字节),PB(Petabyte千万亿字节/拍字节)。相邻各单位间是1024倍,可近似地看作1000倍。

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