这个分子“硬盘”将信息存储在塑料中

快速阅读: 据《奇点枢纽》称，科学家尝试用合成分子开发新型存储介质SDP，其结构类似DNA但通过电信号读取数据，无需专用设备，有望融入现有电子电路。传统硬盘寿命短、能耗高，而DNA存储虽具高密度和稳定性，但检索方式昂贵且破坏样本。研究强调，SDP须经济且小型化才能进入消费市场。

面对数据存储的巨大挑战，今年全球的需求将达到175泽字节，相当于超过一万亿部4K电影。尽管固态硬盘等硬件的进步提供了更高效的解决方案，但传统硬盘依然难以满足这一需求。一种新的方法或许可以从生物学中汲取灵感。

科学家长期以来尝试将DNA作为存储介质，一旦编码完成，它不仅易于维护，而且环保可持续。DNA能够高效地存储海量数据且几乎不会退化，其结构可保存数个世纪。相较之下，硬盘的寿命通常仅为十年左右。目前，数据存储于被称为寡聚物的分子之中这一梦想正逐步实现。然而，当前系统需要专用设备处理分子存储装置，这使其远离了日常应用。

本月，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队借鉴了DNA存储的理念。研究人员开发了合成分子，用作“字母”存储数据于定制分子内。与DNA序列不同，这些分子“字母”通过独特的电信号读取，且所需额外硬件极少。这意味着它们可以无缝融入现有计算机的电子电路中。在一项实验中，研究团队设计了四种分子，并将它们组合成一个包含256个“字母”的“字母表”。随后，他们用这套系统将一个强密码编码进分子链中，再依据分子的电学特性精准解码。

硬限制在于，从旋转磁盘到固态硬盘，科学家研发了多种方式和材料以应对日益增长的数据存储需求。传统硬盘虽大幅扩充了可用存储空间，在数据传输上也往往效率颇高，但其维护成本高昂且耗能巨大，平均寿命仅为5到10年，“使之不适合作为长期数据归档工具”。

生物学为基于硅基系统的方案提供了替代思路。例如，我们的基因组利用四个字母在紧凑的空间里储存遗传蓝图。计算机科学家长久以来认为DNA具有高信息密度和长期稳定性，使其成为颇具吸引力的存储媒介。过去十年间的研究表明，DNA编码与检索数据的能力已扩展至兆字节级别，为大规模数据存储开辟了道路。

问题在于，DNA数据存储需要复杂编码和解码手段，该系统还受限于DNA的四个遗传字母。相比之下，基于类似原理的合成体系可能更易读取，并有望扩展编码字母表至十六个甚至更多，从而进一步提升信息密度。

生物学同样为硅基系统提供了替代选项。例如，我们的基因组利用四个字母在一个小空间内存储遗传蓝图。计算机科学家一直认为DNA凭借其高信息密度和长期稳定性，成为极具吸引力的存储介质。近十年的研究显示，DNA编码与检索数据的能力已拓展至兆字节级别，为大规模数据存储铺平了道路。

这种名为SDP（序列定义聚合物）的存储介质将如DNA一般运作。一个或多个分子会连接成“字母”，这些“字母”再组合成短语，比如密码，存储在化学链中。科学家已经研究了用于数据存储的合成化学物质。但检索信息需借助昂贵的质谱法，此方法涉及用激光照射分子以解码数据——此过程还会毁坏样本。

“要让SDP成为真正可行的数据存储介质，所用技术必须既经济实惠又可小型化，以便应用于消费级市场。”团队如是写道。

这种名为序列定义聚合物（SDP）的新介质将如同DNA一般运行。单个或多个分子连接起来形成“字母”，这些“字母”再组合成短语，例如密码，存储于化学链中。科学家早已探索用于数据存储的合成化学物质。但检索信息需要一种昂贵的方式，即质谱法，这涉及用激光照射分子以解码数据——这一过程还会损毁样本。

“要让SDP成为真正可行的数据存储介质，所用技术必须既经济实惠又可小型化，以便应用于消费级市场。”研究团队指出。

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