日本东京大学在《自然》杂志上发表了一项DNA存储技术的新进展。 黑科技DNA存储技术 说起DNA存储技术,可能很多人还都比较陌生。它是仿照地球上生物存储基因数据的方式,用DNA螺旋上一对对的碱基序列来存储信息。这种技术的主要优势是,存储的信息密度非常大,地球上迄今为止的所有数据,如果都使用这种方式来保存,只需要一公斤左右的DNA物质。 不过,目前DNA存储技术还处在早期探索阶段,还有一系列需要解决的问题。比如,我们现在的确可以通过一些生物化学方法,把数据用碱基序列存储下来,但是,如何准确、快速地从一团乱麻的DNA物质中定位、读取这些数据,到现在连技术路线都不明确,更别说具体的操作了。 这次东京大学的科学家们发表的研究,就是对解决这个问题的一次新尝试。研究人员提出了一种新技术,叫做基于生物酶的人工神经网络。别看名字里面有神经网络四个字,这种技术并不是真的把DNA数据输入到电脑的神经网络里面进行计算,而是仿照神经网络的多层结构,用化学的方法来定位、标记出特定物质。 DNA存储技术 所谓神经网络算法,其实就是一层一层的加减乘除和函数运算。要用化学方法来模拟神经网络算法的计算过程,研究人员需要三样东西,分别是:数据载体、算法载体、运算平台。 数据载体,就是试管里面的DNA物质。 算法载体,就是生物酶。研究人员利用三种生物酶,它们各自的作用是:产生、剪切、降解DNA物质。这三种酶可以理解成类似加减乘除这些算法的对应载体,用它们来一层一层地筛选DNA物质。 运算平台,是一种生物芯片。将DNA物质涂敷在芯片上,进而利用生物酶来跟DNA物质产生反应,通过显微镜来观察反应的结果。这就好比是一台模拟计算机,在运算这个生物酶的神经网络算法。 通过这种方式,研究人员成功地从大量DNA样品中定位了一些物质片段。研究人员表示,下一步,他们将尝试用这种方法,计算存储了真实数据的DNA,比如图片数据、声音数据等等。 DNA存储技术 当然,这种基于DNA存储路线的数据提取方法还处在非常早期的阶段,还有很多难题没有攻克。甚至,DNA物质是否真正适合除了生物之外的数据存储场景,也有待讨论。 对芯片产业来说,每次新的技术路线突破,就好像是一个生物种群产生了新的基因突变,这种突变是被自然的剪刀裁掉,还是保留下来成为种群演进的方向,我们不得而知。但没有突变,进化就不可能发生。