法國查爾斯-賽德倫高分子研究所(France’s Institut Charles Sadron)和艾克斯-馬賽大學(Aix-Marseille Universite)的研究人員已成功將二進制數(shù)據(jù)編碼轉化為高分子聚合物,這種聚合物粗細僅為頭發(fā)絲的六萬分之一。
查爾斯研究所副主任讓-弗朗索瓦?盧茨(Jean-Francois Lutz)在《自然?通訊》上發(fā)文指出,這項技術為未來實現(xiàn)納米級數(shù)據(jù)存儲開辟了新途徑。
目前,儲存1ZB(等于10億TB)數(shù)據(jù)需要大約1000千克重的鈷合金硬盤,而采用盧茨的合成聚合物存儲只需要10克的存儲介質。
盧茨表示,聚合物數(shù)據(jù)存儲技術仍處于起步階段。研究已經(jīng)進行了兩年左右,現(xiàn)在研究人員還只能將少量字節(jié)的信息合成到聚合物中,但盧茨對該技術寄予厚望,相信在未來五年他們能夠處理千字節(jié)量級的信息。盧茨認為,聚合物數(shù)據(jù)存儲技術發(fā)展路線圖與數(shù)年前出現(xiàn)的DNA數(shù)據(jù)存儲比較類似。
組裝數(shù)據(jù)存儲DNA的過程就像串起珍珠項鏈。研究人員將單體(A、G、C、T等四種堿基)按照特定順序排列合成DNA。需要讀取DNA存儲的數(shù)據(jù)時,可利用質譜儀來對DNA進行測序。
與常規(guī)硬盤存用二進制碼(0和1)存儲數(shù)據(jù)不同,DNA由4種堿基組成(分別為G鳥嘌呤、A腺嘌呤、T胸腺嘧啶和C胞嘧啶),為G、A、C、T分別賦予二進制值(T和G=1,A和C=0),隨后通過微流體芯片對基因序列進行合成,從而使該序列的位置與相關數(shù)據(jù)集相匹配。
哈佛大學醫(yī)學院在DNA存儲數(shù)據(jù)技術方面占據(jù)領先地位。目前,哈佛大學研究人員已經(jīng)能夠編碼10兆字節(jié)的DNA序列,并能夠在數(shù)小時后對其進行解碼。在此前播出的脫口秀節(jié)目《科爾伯特報告》中,哈佛大學遺傳學教授喬治?切齊(George Church)表示,其研究團隊曾利用這種方法將他的著作拷貝了7000萬份,而所有的DNA物質僅一滴露珠大小。
哈佛大學的研究人員正在尋求將這一技術用于大容量存儲。 一滴露珠大小的DNA存儲的數(shù)據(jù)量可達PB級別(1PB=1024TB),在合適的環(huán)境條件下可存儲上萬年,因此相比于目前的存儲介質具有無可比擬的優(yōu)勢。
目前這一技術面臨的最大限制是時間。按目前的技術水平,要編碼10MB(僅相當于一小段視頻的數(shù)據(jù)量)的DNA需要數(shù)天時間,而解碼讀取這段數(shù)據(jù)也需要約8個小時。研究人員希望能夠在兩到三年內,將編碼、解碼一部電影大小的數(shù)據(jù)所用的時間壓縮到商用可接受的水平。
而盧茨則表示他研究的聚合物比DNA更適合進行數(shù)據(jù)存儲,盡管可能還需要數(shù)年時間才能實現(xiàn)。“DNA是生物信息的存儲介質,更適合生物環(huán)境,人工納米合成環(huán)境與生物環(huán)境大不相同,”盧茨表示,“我們的想法是,化學能夠提供比DNA更便宜、更方便的存儲介質。”