DNA芯片：未来十亿字节级别的存储解决方案

DNA芯片：未来十亿字节级别的存储解决方案研究人员一直在关注DNA作为数据存储介质的潜力，因为DNA能够在极小的空间内存储大量信息。DNA链中有四个重复出现的基本构件。这些模块的特定序列可以用来编码信息，就像大自然一样。要制作DNA芯片，必须合成并稳定相应的编码DNA。如果效果良好，信息可以保存很长时间--研究人员假设可以保存几千年。通过自动读取和解码四个基本构件的序列，就可以检索信息。这种芯片在存储密度、寿命和可持续性方面都优于传统的硅基芯片。信息可以以DNA的形式存储在由半导体纳米纤维素制成的芯片上。光控蛋白质读取信息。图片来源：维尔茨堡大学生物信息学系主任DNA数据存储面临的挑战德国维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学（Julius-Maximilians-Universität，JMU）生物信息学教研室主任托马斯-丹德卡尔（ThomasDandekar）教授说："大容量、长寿命的数字DNA数据存储是可行的，这一事实近年来已多次得到证实。但存储成本很高，每兆字节接近40万美元，而且DNA中存储的信息只能缓慢检索。根据数据量的大小，需要数小时到数天的时间"。研究人员必须克服这些挑战，才能使DNA数据存储更加适用和适销对路。这方面的合适工具是光控酶和蛋白质网络设计软件。托马斯-丹德卡（ThomasDandekar）及其主席团队成员阿曼-阿卡什（AmanAkash）和埃琳娜-本库洛娃（ElenaBencurova）在《生物技术趋势》（TrendsinBiotechnology）杂志最近的一篇评论中讨论了这一问题。Dandekar的团队深信，DNA作为数据存储的未来。在该杂志上，JMU的研究人员展示了如何将分子生物学、纳米技术、新型聚合物、电子学和自动化结合起来，再加上系统化的开发，使DNA数据存储在几年内就能用于日常使用。创新的DNA芯片开发在JMU生物中心，Dandekar的团队正在开发由细菌生产的半导体纳米纤维素制成的DNA芯片。教授说："通过我们的概念验证，我们可以展示目前的电子和计算机技术如何被分子生物元件部分取代。通过这种方式，不仅可以实现可持续发展、完全可回收、即使在电磁脉冲或电力故障时也能保持高稳定性，而且还可以实现每克DNA高达十亿千兆字节的高存储密度。"托马斯-丹德卡认为，DNA芯片的开发具有重要意义的，他说："只有当我们跃进到这种结合了分子生物学、电子学和新型聚合物技术的新型可持续计算机技术领域时，我们的文明才能长久。对人类来说，最重要的是走向与地球边界和环境相协调的循环经济。我们需要在20到30年内实现这一目标。芯片技术是这方面的一个重要例子，但生产芯片而不产生电子废物和环境污染的可持续技术尚未成熟。我们的纳米纤维素芯片概念为此做出了宝贵贡献。在这篇新论文中，我们对我们的概念进行了严格审查，并结合当前的研究创新进一步推进了这一概念。"进一步改进DNA存储介质Dandekar的团队目前正致力于将半导体纳米纤维素制成的DNA芯片与他们开发的设计酶更好地结合起来。这些酶还需要进一步改进。"通过这种方式，我们希望能更好地控制DNA存储介质，使其能够存储更多的内容，同时还能节约成本，从而逐步实现在日常生活中作为存储介质的实际应用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382665.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382665.htm

法国初创公司推出全球首款 DNA 存储卡：可存储 1KB 数据，售价 1000 欧元

法国初创公司Biomemory声称推出全球首款DNA存储卡，可存储1KB数据，售价高达1000欧元（当前约7840元人民币）。这个数据存储价格可谓高到令人发指，Biomemory却坚称其DNA存储技术拥有令人信服的优势。Biomemory宣称，他们的DNA存储卡“DNACards”可保存至少150年，远超任何人的寿命。DNA存储卡听起来的确炫酷，但Biomemory显然也明白，花1000欧元只存1KB数据，对大多数人来说并不现实。事实上，Biomemory的野心远不止于个人存储。他们还计划在2026年推出“BiomemoryPrime”数据中心存储解决方案，可存储100PB数据。然而，考虑到现有技术读写数据需要数天时间，2026年似乎有些过于乐观。业内普遍认为，玻璃或陶瓷存储技术将率先在数据中心普及，DNA技术还需要进一步发展。值得一提的是，Biomemory并非首个涉足DNA存储的公司。2019年，微软和华盛顿大学的研究人员就推进了DNA存储技术的发展。2023年底，中国科学家也成功研制了可编程DNA计算机。DNA由ATGC四种分子组成，天生具备超越二进制（1-0）计算机的潜力。虽然Biomemory的DNA存储技术在存储密度方面显然利用了DNA的微观特性，然而他们的“DNAEncode”编码方式似乎并不高效。在Biomemory网站的测试页面，用户最多只能输入1024个字符，编码后的DNA序列仍然是40个字符。相比之下，直接转换成二进制代码也需要40个字符。尽管功能性DNA存储很酷，但似乎仍有很长一段路要走，才能使其成为数据中心其他解决方案的可行替代方案。via匿名标签:#DNA频道:@GodlyNews1投稿:@GodlyNewsBot

微软介绍 Project Silica 云存储解决方案，一块“玻璃”可存储 7TB 文件，寿命可达一万年。

微软介绍ProjectSilica云存储解决方案，一块“玻璃”可存储7TB文件，寿命可达一万年。使用机械硬盘时，微软需要每五年“刷新”一次数据，而使用磁带存储时“如果足够勇敢”则可以延长到十年的时间。刷新磁存储介质中的数据非常麻烦，不仅浪费能源，还有可能造成数据损坏。相比之下，玻璃存储具有天然的防水、抗电磁脉冲、耐极端温度和表面划痕的特性，可以稳定保存数千年。微软展示了通往ProjectSilica数据存储和检索的四个步骤，主要涉及四个“实验室”：写入实验室：短激光脉冲以体素（3D像素）的形式将数据记录在玻璃内部；读取实验室：计算机控制的显微镜读取数据；解码实验室：使用AzureAI将读取的数据解码为计算机可读的标准格式；库实验室：当请求调用数据时，库中的机器人会自行获取对应的存储片段，并将其插入到读取器中。()投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

破纪录的200万年前的DNA揭示了当时的生态系统

破纪录的200万年前的DNA揭示了当时的生态系统去年，一个团队证实了DNA至少可以持续这么久，发现猛犸象的DNA可以追溯到120万年前。而现在这个记录几乎翻了一番。科学家们在格陵兰岛发现了一个保存有环境DNA（eDNA）的沉积物样本，可以追溯到大约200万年前。该样本包含来自许多不同的动物、植物和微生物的DNA片段，提供了一个前所未有的失去时间的复杂生态系统的快照。这项研究的共同负责人EskeWillerslev教授说："一个跨越100万年历史的新篇章终于被打开了，我们第一次可以直接观察到这么久以前的生态系统的DNA。DNA可能会迅速退化，但我们已经表明，在正确的情况下，我们现在可以追溯到比任何人都敢想象的更长的时间。"沉积物位于近100米（328英尺）的深度，它在峡湾口内积累了2万年。然后被永久冻土掩埋，保护并保存了200万年的DNA样本。在这组沉积物中，研究人员能够确定41个独立的、可用的DNA样本，然后与来自当今生物的大量DNA样本库进行交叉分析。由此，研究小组能够确定许多以古代格陵兰岛为家的物种。研究人员检测到了来自驯鹿、野兔、旅鼠、啮齿动物、鹅，甚至像鲎等海洋动物的DNA。令人惊讶的是，研究小组还发现了乳齿象的痕迹，乳齿象是猛犸象的亲戚，以前只被认为生活在北美和中美洲。这些生物生活在白桦树、杨树和虎皮兰树以及其他灌木和草本植物之间。细菌和真菌的DNA也被检测出来。其中一些DNA片段被清楚地确定为现代物种的前身，而其他的只能确定为属的级别。最耐人寻味的是，一些DNA样本根本无法在仍然活着的物种中被识别。许多样本早在2006年就被收集了，但是科学家们不得不等待技术的跟进。该研究的共同作者KurtH.Kjær教授说："直到新一代的DNA提取和测序设备被开发出来，我们才能够在沉积物样本中找到并识别极其微小和受损的DNA片段。这意味着我们最终能够绘制出一个200万年的生态系统"。研究小组说，这项新发现可能表明，在世界其他地方也可能保存着极其古老的DNA，揭示出对进化的令人难以置信的新见解。该研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334647.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334647.htm

这张价值1000美元的卡片可以在DNA中存储小段信息最少150年

这张价值1000美元的卡片可以在DNA中存储小段信息最少150年DNA在理论上已经成为硬盘、固态硬盘和其他形式数字数据存储的替代品，这主要是因为它令人印象深刻的使用寿命。科学界估计，如果储存在凉爽干燥的环境中，这项技术有可能持续数十万年。这比普通硬盘的寿命要长得多，普通硬盘的最高寿命通常为五年左右。Biomemory的DNA卡承诺"最低"寿命为150年。标价1000美元的产品包括两张相同的卡，每张卡的存储容量为1千字节。根据《连线》（Wired）对该公司的介绍，这大约相当于一封简短电子邮件的长度，因此你还不能指望用这张卡存储大量的照片、视频和文档。尽管如此，它仍然是我们所见过的最接近向消费者提供DNA存储的产品。这种存储系统的工作原理是将数字信息转换成组成DNA的元素：腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。你可以在Biomemory网页底部的"DNA翻译"功能中看到这种转换是如何进行的，该功能显示了如何将一行文本转换成由A、C、G和T组成的字符串。据《连线》网站报道，在编码过程之后，Biomemory通过"逐个碱基的化学合成，使之与所需序列相匹配"，创建出一条独一无二的DNA链--对于一千字节的数据来说，这个过程大约需要8个小时。之后，Biomemory会将数据烘干，并将其粘贴在DNA卡的圆形芯片上，《连线》称，该芯片是密封的，可以隔绝氧气。距离利用DNA存储的所有可能性还很遥远当你准备检索数据时，必须将两张DNA卡中的一张寄给Biomemory在EurofinsGenomics的合作伙伴。然后，您将通过电子邮件收到由A、C、G和T组成的字符串，您可以使用Biomemory的DNA翻译功能对其进行解码。数据解码后，你将无法取回这张卡，这就是为什么你会得到一份副本的原因。如果你不把这张卡送到实验室（或者手头正好有一台DNA测序仪），它实际上就没有用了。Biomemory首席执行官ErfaneArwani在一份声明中说："经过多年对分子计算潜力的讨论，我们非常自豪地向市场推出了首款DNA数据存储产品，它不仅推动了创新，而且符合我们对环境可持续性和效率的承诺。你现在就可以注册加入Biomemory的候补名单，订单预计将于一月份发货。"我们离利用DNA存储技术的所有可能性还很遥远。据《科学》杂志的这份报告估算，一克DNA可以在一个大小和重量与两辆皮卡车差不多的容器中储存高达215PB（约合2.15亿GB）的数据。但是，在我们不再需要在实验室工作几个小时之前，DNA存储很可能只能作为存储音乐视频、短片、照片或小行文字的实验。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401977.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401977.htm

DNA数据存储系统使用微胶囊来减少错误和损失

DNA数据存储系统使用微胶囊来减少错误和损失像人类建造的许多东西一样，大自然在数据存储方面击败了我们，它的系统大大优于我们能想出的任何东西。DNA以令人难以置信的密度包装信息--一克这种东西可以容纳215PB，或2.15亿GB的数据，这意味着互联网目前生成的全部内容都可以保存在一个装满DNA的鞋盒里。最近的工作甚至发现了通过在字母汤中添加新的字母来使数据密度翻倍的方法。此外，DNA的数据保存可以是非常持久的。我们目前的硬件往往会在几十年内退化，但在适当的条件下，DNA有可能被保存数百万年。最后，它需要更少的能源来维护，减少大规模数据中心的电费。但当然，也有一个问题。将数据写入DNA并将其读回是复杂而昂贵的过程，可能会损坏DNA本身并带来错误。但现在一项新的突破可能有助于使整个系统更加实用。目前，从DNA中检索数据是通过一种叫做聚合酶链式反应（PCR）的技术完成的。含有数据的DNA链都在一种汤中自由游动，每条链都有一个特定的序列标记，就像一个文件名。当你需要某个文件时，一个匹配的引物被用来搜索汤，并附着到所需的DNA链上。然后这个DNA被复制数百万次，以便系统能够找到它并读取文件。问题是，每次读取时都会使原始数据退化，而且一次读取多个文件变得很困难。数据编码DNA的新微胶囊的显微镜图像，完整的荧光标签为了解决这个问题，研究人员将DNA包裹在由蛋白质和聚合物制成的微胶囊中，每个胶囊中都有一个文件被固定。当加热到50°C（122°F）以上时，胶囊将自己密封起来，因此PCR复制只能单独影响每个文件。当温度再次降低时，副本脱离，而原始文件仍被固定。这意味着原始文件的质量不会随着每次读取而降低，大大减少了错误。该团队表示，该系统可以同时读取多达25个文件，并且在三次读取后仅损失0.3%的文件，而不是现有方法的35%。为了使该系统更容易搜索，科学家们给每个文件贴上了荧光标签，每个胶囊都有自己的颜色，使数据可以被分类、分离和排序。最终，该团队设想了一个数据中心，在这个中心，信息被编码到一个区域的DNA上，而机器人手臂可以选择单个胶囊，读取数据并将其放回。"现在只是等待，直到DNA合成的成本进一步下降，"该研究的主要作者TomdeGreef说。"然后这项技术就可以应用了"。这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358789.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358789.htm