DNA数据存储系统使用微胶囊来减少错误和损失

未来的数据中心可能会取消硬盘库，转而使用大自然已经使用了数十亿年的存储介质--DNA。在使之成为现实的一个重要步骤中，科学家们已经创建了一个使用微胶囊读取和组织文件的新系统。

像人类建造的许多东西一样，大自然在数据存储方面击败了我们，它的系统大大优于我们能想出的任何东西。DNA以令人难以置信的密度包装信息--一克这种东西可以容纳215PB，或2.15亿GB的数据，这意味着互联网目前生成的全部内容都可以保存在一个装满DNA的鞋盒里。最近的工作甚至发现了通过在字母汤中添加新的字母来使数据密度翻倍的方法。

此外，DNA的数据保存可以是非常持久的。我们目前的硬件往往会在几十年内退化，但在适当的条件下，DNA有可能被保存数百万年。最后，它需要更少的能源来维护，减少大规模数据中心的电费。

但当然，也有一个问题。将数据写入DNA并将其读回是复杂而昂贵的过程，可能会损坏DNA本身并带来错误。但现在一项新的突破可能有助于使整个系统更加实用。

目前，从DNA中检索数据是通过一种叫做聚合酶链式反应（PCR）的技术完成的。含有数据的DNA链都在一种汤中自由游动，每条链都有一个特定的序列标记，就像一个文件名。当你需要某个文件时，一个匹配的引物被用来搜索汤，并附着到所需的DNA链上。然后这个DNA被复制数百万次，以便系统能够找到它并读取文件。问题是，每次读取时都会使原始数据退化，而且一次读取多个文件变得很困难。

为了解决这个问题，研究人员将DNA包裹在由蛋白质和聚合物制成的微胶囊中，每个胶囊中都有一个文件被固定。当加热到50°C（122°F）以上时，胶囊将自己密封起来，因此PCR复制只能单独影响每个文件。当温度再次降低时，副本脱离，而原始文件仍被固定。

这意味着原始文件的质量不会随着每次读取而降低，大大减少了错误。该团队表示，该系统可以同时读取多达25个文件，并且在三次读取后仅损失0.3%的文件，而不是现有方法的35%。

为了使该系统更容易搜索，科学家们给每个文件贴上了荧光标签，每个胶囊都有自己的颜色，使数据可以被分类、分离和排序。最终，该团队设想了一个数据中心，在这个中心，信息被编码到一个区域的DNA上，而机器人手臂可以选择单个胶囊，读取数据并将其放回。

"现在只是等待，直到DNA合成的成本进一步下降，"该研究的主要作者Tom de Greef说。"然后这项技术就可以应用了"。