美國科學家打造首款可重寫DNA硬盤，用于分子數據存儲

長遠目標是將該平臺微型化至U盤大小的緊湊尺寸。

DNA數據存儲近日進入了一個新的發展階段，美國科學家構建出了一種可重寫的數字硬盤，能夠以前所未有的速度和精度在分子水平上存儲和編輯信息。

DNA數據存儲最早由美國物理學家理查德·費曼于1959年提出，此后逐漸發展成為一種利用核酸作為數字信息介質來存儲海量數據的潛在解決方案。

然而，一旦數據被寫入DNA——這個地球上最緊湊、最耐用的信息存儲系統之一——就無法更改。為了解決這個問題，位于哥倫比亞市的密蘇里大學的研究人員提出了一種意想不到的替代方案。
該團隊近期創建了一個存儲系統，使得寫入DNA的信息可以被編輯，從而將其從一次性存儲介質轉變為可重寫的數字硬盤。

將DNA數字化

密蘇里大學化學與生物醫學工程教授、博士李立群（音譯，Andrew）指出，該團隊的目標是簡化DNA數據存儲過程。他補充道："DNA令人難以置信——它以微小而穩定的封裝存儲著生命的藍圖。"

顧教授解釋說，現代計算機將數據存儲為一系列0和1。與此同時，DNA存儲則將比特轉換為字母序列，包括構成遺傳密碼的四種核苷酸堿基：A、C、G和T。

DNA的存儲密度極高，理論上，全世界所有的數據可以裝進一個鞋盒里。在陰涼干燥的條件下，它也能穩定存在數千年，并且其能耗遠低于傳統數據中心。

然而，迄今為止，DNA存儲都是永久性的。這意味著，一旦編碼完成，信息就無法編輯或重復使用，這主要將其限制在長期歸檔領域。

為了解決這個局限性，李立群及其團隊開發出了一種方法，允許存儲在DNA中的數據被反復擦除和重寫。這對于用于日常使用的存儲系統至關重要。

存儲的未來

李立群的方法使得DNA能夠像現代硬盤一樣運作，同時保持其卓越的存儲密度和長壽命。檢索信息需要通過讀取DNA序列來實現。

為了實現這一目標，該團隊正在設計一種緊湊型電子設備，并配以一種稱為"納米孔傳感器"的分子級檢測器。當DNA穿過傳感器時，會產生微弱的電荷，軟件將這些電荷轉換回0和1，并最終還原為原始數據文件。

據該團隊稱，與現有方法相比，該系統速度更快、操作更簡單且更環保。顧教授希望，長遠來看能將其微型化到U盤的大小。

DNA以三維方式存儲信息，而不是在平面芯片上。這意味著它的密度極高。由于它以物理分子的形式存在，而不是一個持續連接的電子系統，因此它還能提供額外的防護，抵御黑客攻擊。

"可以把它想象成你數字生活的一個超級安全的保險箱，"顧教授在一份聲明中透露。"DNA存儲可以保護一切，從個人記憶、重要文件到科學數據和企業檔案——而且沒有額外的網絡安全擔憂。"

該研究已發表在《PNAS Nexus》期刊上。

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