# DNA 储存全球数据不算什么，现在代谢分子也能做到了

- 作者：吴志奇
- 发布时间：2019-07-09 10:10
- 分类：软件
- 原文：https://www.ifanr.com/1233505

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两周前，16G 的维基百科文本被[储存进一个 DNA 里](https://www.ifanr.com/1232062)。

全球每年产生的数据，原本需要 4180 亿个 1TB 硬盘才能放下，初创公司 Catalog [当时证明只需要](https://www.ifanr.com/1232062) 1kg DNA 就可以做到。

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▲ 图片来自：CNET



但 DNA 并不是唯一的生物储存载体。

现在又有了一种更简单的方法来储存信息——人工代谢的分子。

据布朗大学科学家[最新的研究成果](https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0217364)，含有糖，氨基酸和其他类型小分子的溶液也能储存数据。

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▲由磷酸肌酸产生的晶体，一种类似于新数字存储设备中使用的代谢物. 图片来自：Antonio Romero / SPL



研究人员利用[液体处理机器人](https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0217364)，将数千字节的图像文件编码写入合成代谢物，数据包括埃及猫、北山羊和锚的图片，在混合液被烘干后，接着用质谱仪检索其中的数据，对其进行解码以再次读取，最终还原了大小约 2kb 的各种图像，准确率达到了 99%。

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▲代谢物溶液中储存的埃及猫的图像. 图片来自：布朗大学



布朗工程学院教授兼该研究的高级作者[ Jacob Rosenstein 表示](https://www.newscientist.com/article/2208439-data-can-now-be-stored-inside-the-molecules-that-power-our-metabolism/)：

> 虽然实验中的储存容量并不大，但我们验证了这个概念，让人们能考虑使用分子来存储信息。

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▲编写和读取以代谢物混合物编码的数据的过程. 图片来自：journals



之前的 DNA 能作为信息载体，主要基于它这种聚合物的组合复杂性，代谢分子因其数量更多、质量更小、能量更强，所以这些小分子实际上可以拥有比 DNA 更大的信息密度。

除了这个优势，在极端温度、压力和机械力的条件下，分子记忆比电子记忆更稳定，所以分子存储还可以让人们告别云储存，使离线存储大量数据成为可能，从而保护数据安全，不被黑客随意攻击。

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▲ 图片来自：unsplash



但同时，它的局限性也在实验中暴露出来：当多种代谢物分子被放置在相同的溶液中，它们彼此发生化学相互作用，这可能导致数据错误或丢失。

就像在上面的研究中，数据提取的准确率达到了 99%，但依然不足以达到我们对数据储存的要求，因为我们不允许数据发生哪怕 1% 的错误，这一丁点遗漏都会引起人们对数据丢失的巨大恐慌。

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▲ 图片来自：geralt



不过换个角度想的话，这或许也是分子系统储存数据的新潜力，Bug 或许也能变成一种功能——人们不仅可以储存数据，还能利用分子间的反应对数据进行操纵。

总而言之，这项技术还有很多空间去研究，[该](https://www.newscientist.com/article/2208439-data-can-now-be-stored-inside-the-molecules-that-power-our-metabolism/)[团队也表示](https://www.newscientist.com/article/2208439-data-can-now-be-stored-inside-the-molecules-that-power-our-metabolism/)目前只是证明了概念可行，后续还需要加快代谢物数据的处理速度、缩小分析硬件的尺寸等等，然后才能在实验室外使用。

目前的话，DNA 储存依然更适合相对储存大量的数据，研究 DNA 储存的公司 Catalog 表示 2019 年底将做到在 DNA 颗粒中储存 1TB 数据，计划 2021 年上架。

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▲ 图片来自：economist



毕竟随着数据的快速发展，传统的储存系统已经越来越难跟上。

根据[常春藤联盟研究所的数据](https://www.brown.edu/news/2019-07-03/molecules)，到 2040 年，世界预计将产生多达 3 个 septillion（即 3× 10²⁴）的数据。但是，地球上可能没有足够的半导体芯片来实现这一目标。

DNA 储存和代谢分子储存都为我们带来了更好的方案。但就像 DNA 储存不是唯一答案一样，代谢分子储存也必然不是唯一答案，我们还可以想象数据储存的更多可能性。

那么你觉得未来我们会如何储存信息呢？

题图来自：Getty Images