纠错储存DNA;纳米孔存储。
纠错DNA存储
洛斯阿拉莫斯国家实验室开发了一个关键技术可能有一天对DNA存储铺平了道路。
研究人员已经开发出一种技术称为自适应DNA存储编解码器(广告法典)。广告法典是软件,将数字二进制文件转换为低俗的基因DNA存储所需的字母。
脱氧核糖核酸(DNA)是一种分子,生物的遗传指令。一套完整的DNA被称为基因组。
DNA也是一个很有前途的档案存储技术。几家公司正在的技术,多年来一直在研发。
在计算机、离散单元存储为“0”和“1”作为二进制代码。相比之下,DNA分子与序列的离散单位编码信息。在DNA分子,单位包括四个不同的核苷酸碱基:腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。
来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室
DNA不降低随着时间的推移和紧凑。因此,它可以用来存储大量的数据在一个小小的空间在很长一段时间。例如,美国国会图书馆拥有大约74字节的数据。大约有6000这样的库可能适合一个DNA档案罂粟种子的大小,根据洛斯阿拉莫斯国家实验室。
但DNA存储并不是一个主流技术。这是昂贵的,缓慢,容易犯错。作为回应,洛斯阿拉莫斯国家实验室正在开发新技术来克服这些问题。这是一个主要的一部分程序。洛斯阿拉莫斯的工作是情报高级研究项目的一部分活动(IARPA)分子信息存储(雾)计划。
IARPA美国政府是一个组织,为美国情报机构提供研发服务。雾的目的是写1 terabyte-a万亿字节和读10 tb在24小时内为1000美元,根据洛斯▪阿拉莫斯。
这并不容易。编码二进制文件到一个分子是由DNA合成,根据洛斯▪阿拉莫斯。然后,广告法典将二进制数据转换为序列的四个字母组合,C、G和t .它还处理解码回二进制。
但是,有时编码DNA合成是容易出错。为了解决这个问题,广告食品添加额外的信息称为错误检测码。这反过来可以用来验证数据。洛斯阿拉莫斯法典已完成1.0版本的广告。
“数字硬盘,二进制错误发生在1 0次,反之亦然,但随着DNA,你有更多的问题来自插入和删除错误,“说Latchesar Ionkov,洛斯阿拉莫斯国家实验室的计算机科学家。“你写A、C、G和T,但有时你试图写一篇,并没有出现,所以字母的顺序转移到左边,或者它AAA类型。正常的纠错码,不能正常工作。
“附加单核苷酸的DNA是非常缓慢的。需要一分钟。想象写一个文件到硬盘驱动器将超过十年之久。这问题已经解决了大规模并行。你写的数以百万计的分子同时加速,”Ionkov说。“我们的软件,自适应DNA存储编解码器(广告法典),将数据文件从一台计算机理解转化为生物学的理解。就像从英语翻译到中国,只有更难。”
纳米孔的存储
而不是DNA存储,洛桑联邦理工(EPFL)了不同生物的方法来存储data-bacterial纳米孔。
后续开发了一种纳米孔系统读取数据编码成合成大分子精度和分辨率。
纳米孔是一个微小的孔隙。毛孔可以创建材料如硅或生物实体如蛋白质。在生物技术、纳米孔可用于DNA测序或传感生物分子。
然而,纳米孔是有限的决议。提出了一些挑战,如果他们是作为存储介质。
作为回应,后续开发的纳米孔,基于一个名为aerolysin造孔毒素。使用aerolysin纳米孔中,研究人员展示了解码二进制信息的能力。他们“aerolysin适应检测分子tailored-made精确读取这个毛孔,“根据后续。
分子,称为数字聚合物,在实验室中开发研究所查尔斯Sadron CNRS。“他们的结合DNA核苷酸和非生物单体设计通过aerolysin纳米孔,给一个电信号,可以读出一点,“根据后续。
解码读出信号,研究人员使用深度学习。这反过来允许他们4比特的信息解码精度高的聚合物。
“但与传统的纳米孔读数,这个信号与一位数字读数分辨率,和信息密度的前提下,“曹Chan说,欧洲研究员。
“有几个改进我们正在将这个仿生平台转换成一个数据存储和检索的实际产品,“说Matteo Dal Peraro来自欧洲。“但这一研究清楚地表明,生物纳米孔可以阅读混合DNA-polymer分析物。这对聚合物记忆开辟了新的前景的观点,与超高密度的重要优势,长期存储和设备可移植性。”
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