数据存储的未来在于DNA微胶囊！

　　在DNA中存储数据听起来像科幻小说，但它就在不久的将来。专家预计第一个DNA数据中心将在五到十年内建成并运行。数据不会以0和1的形式存储在硬盘中，而是以构成DNA的碱基对AT和CG的形式存储。这样的数据中心将采用实验室的形式，比现在的实验室小很多倍。

　　

在DNA中存储数据听起来像科幻小说，但它就在不久的将来。Tom de Greef教授预计，第一个DNA数据中心将在五到十年内建成并运行。数据不会以0和1的形式存储在硬盘中，而是以构成DNA的碱基对AT和CG的形式存储。这样的数据中心将采用实验室的形式，比现在的实验室小很多倍。德·格里夫已经能想象出这一切。在大楼的一部分，新的文件将通过DNA合成进行编码。另一部分将包含大量的胶囊，每个胶囊都装有一个文件。机械臂将取出胶囊，读取其中的内容并将其放回原处。

我们说的是合成DNA。在实验室里，碱基以一定的顺序粘在一起，形成人工合成的DNA链。目前存储在数据中心的文件和照片可以存储在DNA中。目前，该技术仅适用于档案存储。这是因为读取存储的数据非常昂贵，所以您希望尽可能少地查阅DNA文件。

大型、耗能的数据中心被淘汰

DNA中的数据存储有很多优点。例如，DNA文件可以更紧凑地存储，数据的寿命也延长了许多倍。但也许最重要的是，这项新技术使大型、高能耗的数据中心过时了。德格里夫警告说，这是迫切需要的，“因为在三年内，我们将在全球范围内产生如此多的数据，我们将无法存储其中的一半。”

与博士生Bas Bögels,、微软和一组大学合作伙伴一起，de Greef开发了一种新技术，使合成DNA的数据存储创新变得可扩展。研究结果发表在今天的《自然纳米技术》杂志上。De Greef在埃因霍温工业大学生物医学工程系和复杂分子系统研究所(ICMS)工作，并担任内梅亨大学客座教授。

存储数据

使用DNA链存储数据的想法出现在20世纪80年代，但当时难度太大，成本也太高。三十年后，当DNA合成开始起飞时，这在技术上成为可能。哈佛医学院(Harvard Medical School)的遗传学家George Church在2011年详细阐述了这个想法。从那时起，合成和读取数据的成本已经大幅降低，最终将这项技术推向了市场。

近年来，de Greef和他的团队主要研究读取存储的数据。目前，这是这项新技术面临的最大问题。目前用于此的PCR方法称为“随机进入”，非常容易出错。因此，一次只能读取一个文件，而且每次读取一个文件都会导致数据质量严重下降。不是完全可扩展的。

它的工作原理是这样的:PCR(聚合酶链反应)通过添加带有所需DNA代码的引物来创建你需要的DNA片段的数百万个副本。例如，实验室中的冠状病毒测试就是基于这一点:当你复制这么多次时，即使是你鼻子里极少量的冠状病毒物质也能被检测到。但是如果你想同时读取多个文件，你需要多个引物对同时工作。这会在复制过程中产生许多错误。

每个胶囊包含一个文件

这就是胶囊发挥作用的地方。de Greef团队开发了一种蛋白质和聚合物的微胶囊，然后在每个胶囊中固定一个文件。de Greef说:“这些胶囊具有我们可以利用的热性能。”在50摄氏度以上，胶囊会自我密封，允许PCR过程在每个胶囊中单独进行。那就没有多少犯错的余地了。De Greef称之为“热限制PCR”。在实验室中，迄今为止，它已经成功地同时读取了25个文件而没有出现重大错误。

如果你再次降低温度，副本会从胶囊中分离出来，而固定的原始文件会保留下来，这意味着原始文件的质量不会下降。De Greef:“我们目前在三次读取后损失0.3%，而现有方法的损失为35%。”

可使用荧光进行搜索

这还不是全部。De Greef还使数据库更容易搜索。每个文件都有一个荧光标签，每个胶囊都有自己的颜色。然后，一种设备可以识别颜色并将它们区分开来。这就把我们带回到故事开头假想的机械臂，它将在未来从胶囊池中巧妙地选择所需的文件。

这样就解决了读取数据的问题。De Greef:“现在只是等待DNA合成成本进一步下降的问题。到那时，这项技术就可以应用了。”因此，他希望荷兰很快就能开设其首个DNA数据中心——这在世界上尚属首次。