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通过分子数据存储 猫视频可以比我们所有人都长

2019-07-20 09:22:28 • 来源：

从书本到软盘再到磁存储器，存储信息的技术不断改进。然而，像水一样简单的威胁和像网络攻击一样复杂的威胁仍然可以破坏我们的记录。

随着数据繁荣的继续，越来越多的信息被存储在越来越少的空间中。即使是云 - 其名称承诺不透明，无尽的空间 - 最终将达到其存储限制，不能阻止所有黑客，并吞噬能量。现在，一种新的存储信息的方式存在于可破解的互联网之外，一旦编写就不会消耗能量，并且据开发它的研究人员说，“可以让信息保存数百万年”。

通过分子数据存储 猫视频可以比我们所有人都长

“想想用一茶匙蛋白质存储纽约公共图书馆的内容，”布莱恩卡弗蒂说，他是George Whitesides实验室的博士后学者，也是一篇描述新技术的论文的作者。这项工作是与米兰Mrksich及其在西北大学的团队合作完成的。

“至少在这个阶段，我们没有看到这种方法与现有的数据存储方法竞争，”Cafferty说。“我们将其视为对这些技术的补充，并且作为初始目标，非常适合长期存档数据存储。”

Cafferty的化学工具可能无法取代云。但是文件系统为生物储存工具提供了一种诱人的替代方案，例如合成DNA，科学家最近学会了操纵记录任何信息，包括GIF，烹饪教程，文本和音乐。

但是，虽然DNA与计算机芯片相比较小，但在分子世界中却很大。DNA合成需要熟练且经常重复劳动。如果每条消息都需要从头开始设计，那么大分子存储可能是漫长且昂贵的工作。

“我们开始探索一种不直接从生物学中借鉴的策略，”卡弗蒂说。“我们依赖于有机和分析化学中常见的技术，并开发了一种使用小的低分子量分子来编码信息的方法。”

通过一次合成，该团队生产了足够的小分子，可以同时编码多个视频，使得该方法比基于DNA的方法更省力，更便宜。对于它们的低重量分子，该团队选择了寡肽(两个或多个结合在一起的肽)，这些肽是常见的，稳定的，并且比DNA，RNA或蛋白质小。

寡肽的质量不同，取决于它们的氨基酸数量和类型。混合在一起，它们可以相互区分，就像字母汤中的字母一样。

从字母中制作单词有点复杂：在微孔中，像鼹鼠的微型版本，但有384个孔 - 每个孔都含有寡肽。当油墨在页面上被吸收时，寡肽混合物被组装在它们被储存的金属表面上。如果团队想要回读他们“写下”的内容，他们会通过质谱仪查看其中一个井，质谱仪按质量对分子进行分类。这告诉他们哪些寡肽存在或不存在：它们的质量使它们消失。

为了将混乱的分子翻译成字母和单词，研究人员借用了二进制代码。例如，M使用八种可能的寡肽中的四种，每种寡肽具有不同的质量。漂浮在井中的四个接收1，而缺失的四个接收零。分子二进制代码指向相应的字母，或者如果信息是图像，则指向相应的像素。

使用这种方法，八种寡肽的混合物可以存储一个字节的信息; 32可以存储四个字节; 等等。

到目前为止，卡弗蒂和他的团队已经“书写”，存储和“阅读”物理学家理查德费曼的着名演讲“底部有足够的空间”，克劳德·香农(被称为信息理论之父)的照片，以及北斋的木刻画“神奈川的大浪”。由于预计到2020年全球数字档案将达到44万亿千兆字节(2013年规模的10倍)，因此海啸的形象似乎是恰当的。

团队可以以99.9%的准确率检索他们存储的杰作。他们的写作平均每秒8位，读数为20，因为它们的写入速度远远超过了用合成DNA写入的速度，在这个阶段，大分子的读取速度更快，更便宜。但随着技术的加快，团队的速度可能会提高。例如，喷墨打印机可以以每秒1,000次的速率产生液滴，并将更多信息塞入更小的区域。改进的质谱仪一次可以获取更多信息。

该团队还可以通过不同类别的分子提高其分子存储的稳定性，成本和容量。他们的寡肽是定制的，因此更昂贵。但未来的图书馆建设者可以购买廉价的分子，如烷硫醇，这可以记录100,000,000比特的信息只需1美分。与依赖于特定分子的其他分子信息存储系统不同，该方法可以使用任何可延展分子，只要它可以被操纵成可区分的位。

寡肽和类似的选择已经具有弹性。“在适当的条件下，寡肽具有数百或数千年的稳定性，”该论文称。在高温和干旱的情况下，耐寒分子可以在没有光或氧气的情况下忍受。并且，与黑客不同，黑客可以从他们最喜欢的安乐椅上访问，而分子存储只能通过人工访问。即使小偷发现数据藏匿，也需要化学来检索代码。

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