IT之家 8 月 29 日訊息，一項新的研究成果為實作全功能 DNA 電腦邁出了重要一步。研究人員開發了一種新技術，能夠在 DNA 中儲存 PB 級的數據，並將其保存數千年甚至數百萬年。此外， 該系統還可以處理數據，例如解決數獨難題。
據IT之家了解，DNA 作為一種天然的數據儲存系統，具有極高的儲存密度。每個細胞可以儲存約 800MB 的數據，而人體由數萬億個細胞組成，因此每個人都是一個行走的、會說話的超密集數據中心。科學家們一直致力於開發利用這種高效的自然數據儲存系統。
然而，DNA 數據儲存面臨很多挑戰，包括寫入、讀取、移動和處理資訊的不穩定性。DNA 比較脆弱，難以可靠地寫入、讀取、移動和處理資訊，但新的研究聲稱開發了一種能夠解決這些問題的系統。該系統的關鍵在於一種柔軟的聚合物材料，它可以作為 DNA 的支架，可以脫水進行長期儲存，然後重新水化進行檢索。
該研究的共同通訊作者 Orlin Velev 表示：「我們創造了被稱為‘樹枝狀膠體’的聚合物結構，它們從微觀尺度開始，但以分層方式相互分支，形成納米級纖維網絡。這種形態創造了一種具有高表面積的結構，這使我們能夠將 DNA 沈積在納米原纖維中，而不會犧牲使 DNA 具有吸重力的數據密度。」
這種技術使數據能夠以極高的密度儲存 —— 每立方厘米 10PB 。換句話說，在一個糖塊大小的空間裏可以儲存 1000 萬 GB 的數據。與裸露的 DNA 相比，樹枝狀膠體可以更好地保存檔，並且可以承受超過 170 次的脫水 / 再水化迴圈，而裸露的 DNA 只能承受 60 次迴圈。
與其他 DNA 數據技術一樣，這種技術非常適合長期存檔儲存。研究人員預測， 儲存在聚合物納米纖維上的 DNA 在 4℃冰箱溫度下的半衰期約為 6000 年，在-18℃冷凍條件下的半衰期則為驚人的 200 萬年 。
為了將數據寫入 DNA，演算法首先將其轉換為核酸序列 —— 即 DNA 程式碼中的 ACGT 字母。可以使用 RNA 分子從 DNA 中復制數據，然後對該 RNA 進行測序，從而檢索特定的資訊片段。這意味著不需要破壞 DNA 就可以讀取其中的資訊，這與一些現有的 DNA 數據技術不同。
新系統還允許使用酶直接在 DNA 中進行計算，研究人員透過讓系統解決簡化的 3x3 象棋和數獨問題來演示了這一點。
這項研究不僅為 DNA 數據儲存鋪平了道路，也為全功能 DNA 電腦的發展提供了可能。
該研究成果發表在【自然納米技術】雜誌上。
