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DNA或成終極數(shù)據(jù)存儲器

2015-05-08

      捫心自問一下,我們存儲在硬盤或移動閃存內的信息可以保存多久呢?5年?10年?還是更久?據(jù)美國有線電視新聞網(CNN)近日報道,目前,一家名為Backblaze的在線備份服務商正在同時運行2.5萬個硬盤,它們希望借此將這個問題查個水落石出。盡管該調查目前僅僅進行了5年,但研究結果表明,4年的損耗率就高達22%。Backblaze公司表示,有些服務器的壽命可能有10多年,而有些則不足1年。但不管怎樣,存儲設備無法永遠存在。

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      ■第三只眼

  因此,科學家們開始四處尋覓,希望找到能使數(shù)據(jù)存續(xù)數(shù)百萬年之久的存儲方法。

  DNA或成終極數(shù)據(jù)存儲器

  瑞士蘇黎世理工學院的研究人員相信,答案可能就在每個活體細胞都有的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng):脫氧核糖核酸(DNA)內。DNA是一種雙鏈結構的分子,主要功能是長期性的資訊儲存,被喻為“藍圖”或“食譜”。DNA不僅緊湊而且復雜,因此,從理論上來說,1克DNA就能將互聯(lián)網巨頭谷歌和臉譜上所有海量數(shù)據(jù)囊括其中,且還有富??臻g。

  研究人員表示,這1克DNA能容納455EB(艾字節(jié))的數(shù)據(jù),相當于4550GB字節(jié)的數(shù)據(jù),而5EB就相當于至今全世界人類所講過的話語。

  化石作用讓DNA長期保存

  眾所周知,化石作用讓古生物化石中的DNA在特殊條件下可以被保存下來,人們可以從中獲得動物的整個基因組。迄今為止,科學家們已經對11萬年前的北極熊和70萬年前的馬的基因組進行了提取和測序。

  蘇黎世理工學院化學和應用生物科學系講師羅伯特·格拉斯表示,DNA也存在著巨大的問題,那就是它會很快降解。格拉斯在接受CNN采訪時表示:“我們已經發(fā)現(xiàn)了使DNA非常穩(wěn)定的簡單方法,希望能找到辦法,將DNA的高存儲密度和穩(wěn)定性這兩個屬性結合起來,應用于數(shù)據(jù)存儲方面?!?/p>

  格拉斯說:“就目前的情況來看,化石中的DNA最多能保存70萬年,不過,也有人推斷能在化石骨頭內發(fā)現(xiàn)存在時間長達百萬年之久的遺傳物質。我們已經證明,我們制造出的DNA和信息存儲的衰變速度同化石DNA的相同,因此,我們或能得到大約100萬年的存儲時間?!?/p>

  考古學領域的最新發(fā)現(xiàn)也進一步刷新了人們對DNA保存能力的認知。據(jù)媒體報道,2013年年底,古生物學家從一根來自西班牙的40萬年前的股骨中提取出了DNA,這些化石是上世紀90年代從西班牙北部一處叫做“骨坑”(Sima de los Huesos)的地方發(fā)掘出來的,這段DNA是公開發(fā)表的最古老的人類DNA,將此前紀錄提前了足足30萬年。其中的神奇之處在于,這個DNA能在墓穴這個相對來說比較寒冷但非冰凍的環(huán)境下存活下來。

  格拉斯說:“還有很多謎題有待解開,我們希望進一步弄清楚DNA的衰變機制。”

  人工模擬化石作用

  現(xiàn)在,我們都知道,水和氧氣是DNA生存的敵人。在一個試管中且暴露在空氣中的DNA只能存活2年到3年;而將DNA密封在一個玻璃(一個無菌且中性的環(huán)境)內并對其進行冷卻,可以增加其生存幾率。

  研究人員解釋道,人工辦法其實也模擬了自然界中發(fā)生的現(xiàn)象,如果化石能讓DNA處于寒冷、干燥且密封的狀態(tài),那么,微型玻璃圓球也能讓雙鏈中包含的信息數(shù)千年毫發(fā)無傷。格拉斯說:“溶膠—凝膠技術可以利用小分子制造固體物質,因此,我們能借用這一過程制造出包圍DNA分子的玻璃?!?/p>

  該研究可與科幻大片《侏羅紀公園》相媲美。在《侏羅紀公園》中,研究人員利用琥珀中吸食恐龍血液的蚊子,最終克隆出恐龍,并建造了一個侏羅紀時代公園。不過,格拉斯說,通過琥珀內的史前昆蟲來獲得史前DNA,這一想法并不靠譜。他說:“最好的DNA來源是陶瓷和干燥的物體,因此,牙齒、骨頭甚至蛋殼更有可能。”

  成本有望不斷降低

  迄今為止,該研究團隊通過僅僅保存83KB的數(shù)據(jù)來對最新方法進行測試。格拉斯介紹說:“我們保存了兩個大文件,一個是《1921年瑞士聯(lián)邦憲章》;另一個是阿基米德重寫本。我們希望通過存儲這些文件來證明,我們的方法不僅有用,而且很重要?!?/p>

  他推斷,在1萬年內,信息是可讀的;而如果在冰凍狀態(tài)下,可以存儲100萬年之久。據(jù)悉,為這86KB的信息編碼的成本大約為2000美元,目前來看有點昂貴,但格拉斯樂觀地認為,醫(yī)學分析領域取得的進步很有可能讓成本大幅降低。

  格拉斯說:“人類基因組測序的價格已經從幾年前的數(shù)百萬美元下降到現(xiàn)在的數(shù)百美元。現(xiàn)在,似乎到了我們將醫(yī)學分析和基因組分析領域取得的進步整合進信息技術領域的時刻了,一旦如此,整個信息技術將呈現(xiàn)出嶄新的面貌?!?/p>


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