人工合成 DNA存储,液体转移DNA成难点
现代存储技术已经无法满足字节的海啸式增长，但是大自然也许已为这个难题提供了解决方案。
比如，DNA。
上个月，来自微软和华盛顿大学的研究人员宣布：以人工合成为DNA为载体的存储和读取数据的全自动系统研制成功，迈出了该技术从研究实验室走进商业应用关键的一步。
在一次概念验证测试中，该研究团队成功地在人工合成的DNA片段中编码了“hello”一词，并使用全自动端到端系统将其转换回数字数据。
其实早在2016年7月，微软和华盛顿大学的研究人员就已经宣布，利用DNA存储技术完成了约200MB数据的保存，相对于当时最大存储为739KB的EBI文件来说已经实现了信息存储了飞跃。
该研究声称，如果信息封装密度像大肠杆菌的基因那么高，全世界的存储需求可用1千克的DNA来满足。
这一结果发布在当年9月份的《自然（Nature）》杂志上。
两年多的时间过去了，微软和华盛顿大学的研究人员又取得了新突破：不仅存储量翻了5倍——能够在DNA中存储1000MB的数据，还实现了从存储到提取信息的重大突破。也就是说，用DNA存储数据已经成为可能。
该研究结果发表在一篇名为《DNA自动存储端到端自动化演示》的论文中，并于3月21日出版在Nature Scientific Reports版块。
人工合成DNA存储
DNA存储数字信息的空间比目前建造的数据中心要小好几个数量级。我们每天都在产生海量数据，从商业信息到可爱的动物视频再到医学扫描图像和外太空图像，因此DNA非常适合用来存储大规模的数据。
微软首席研究员Karin Strauss称：“我们的最终目标是将一个全自动系统投入到实际应用。对终端用户来说，这类似于云端存储服务——将数据上传到数据中心并存储在那里，用户随时可以查看并下载云端数据。要做到这一点，我们首先需要从自动化角度证明这是可用的。”
华盛顿大学的高级研究科学家Chris Takahashi说：“信息存储在人工合成的DNA分子中（而不是人类或其它生物的DNA分子），并且可以在发送到系统之前进行加密。 虽然这个过程的关键部分可以由DNA合成器和DNA测序仪等机器完成，但到目前为止，许多中间步骤都需要在研究实验室中进行人工操作，这在实际应用中是很难实现。”
“总不能让一群人带着移液器（一种用于定量转移液体的小型器具）在数据中心里四处奔跑，而且移液器在使用过程中容易出现人为错误，成本也很高。”
从信息存储商业化的角度来看，人们需要降低合成DNA的成本，包括合成存储信息的DNA双链和提取信息的DNA测序。
自动化是DNA存储商用关键
微软的研究人员说，自动化是另一个关键因素，因为它可以实现商业级规模的存储并极大降低成本。
现有的存档技术在几十年内将不再适用，而DNA存储信息的时间要比它长得多。比如说：DNA可以在猛犸象牙和原始人骨骼中存在数万年。
值得强调的是，这还不是理想的储存条件。DNA包含的遗传密码是通用的，也就是说自然界所有生物共用同一套遗传密码，基于此，理论上来说人类可以解读所有生物的遗传信息。
DNA是由四个碱基：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）构建而成的。微软和华盛顿大学联合开发了一套DNA数据自动存储系统，将数字数据的1和0转换为构成DNA的A、T、C和G，然后将其它必要反应液注入合成器，合成器就能合成DNA片段并将其推入储存器。
将1和0 转换成DNA的A、T、C、G
当系统需要检索信息时，它会添加其它化学物质来提取所需的DNA，并使用微流体泵将液体推入系统的其它部分。接着“读取”DNA序列并将其转换回计算机可以理解的信息。
研究人员表示，研究项目的目标不是要证明系统能够以多快的速度或多低的成本运作，而只是为了证明自动化是可行的。
DNA自动化存储系统的一个直接好处是，它可以让研究人员从繁复的实验中挣脱出来，去解决更深层次的问题。
微软研究员Bichlien Nguyen说：“自动化系统能进行重复性的工作，这使得人们能够从更宏观的角度制定新策略，从根本上进行更快的创新。”
分子信息系统实验室的团队已经证明DNA可以存储宠物照片，文学作品，流行视频和档案信息，并且在检索数据的过程中不出错。
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