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用塑料分子编码的简·奥斯汀语录展示了一种新型数小川美那子据存储的潜力

生物 2021-10-11 00:03:17

托马斯·斯威夫特《对话》 信用:Shutterstock/spainter_vfx “如果一个幸福计划失败了,人性就会转向另一个”这句话最早发表于1814年简·奥斯汀的《曼斯菲尔德庄园》

当时,这些文字是用革命性的蒸汽打印机打印的,每小时可以打印1000多张纸

从21世纪初开始,人们就可以在网上阅读简·奥斯汀的所有作品,包括《曼斯菲尔德庄园》

但截至今年,她发表言论的地方名单有了一个奇怪的增加

在一项新的研究中,德克萨斯大学奥斯汀分校的一个小组将曼斯菲尔德公园的一句话编码在一个微小的塑料分子上

研究人员希望这项研究将有助于证明一种新的数据存储技术的可行性

归档一直是个问题

即使是曼斯菲尔德公园最精心保存和保护的原版印刷品也显示出它们的年代,墨水褪色,纸张起皱

我们产生的数据比以往任何时候都多

目前的估计是1

每天145万亿兆字节的数据——如果有人试图用当前的互联网速度下载所有的数据,那将需要将近20亿年

但是,我们目前用来存储数据的庞大数据中心——主要使用磁带——无法胜任这项工作

尽管硬件和软件在不断发展,但对更快处理能力和更小组件的需求意味着缺乏有效的存储空间正在形成瓶颈,当前的系统无法满足需求

人们正在寻找更小、更稳定、更高效的数字硬盘替代品

最近的研究兴趣落在了脱氧核糖核酸数据存储上——这是一种我们可以使用生命的构建模块的想法,大自然花了数百万年进化来编码我们物种的蓝图,作为存储和阅读我们自己的历史和知识的一种手段

当一种技术方案失败时,人性就会转向另一种

作为一种分子,脱氧核糖核酸可以持续很长时间——如果储存正确,可以持续50万年——远远超过纸张和墨水的潜在寿命几个数量级

但是它必须保持无菌,需要小心处理

这使得使用脱氧核糖核酸存储信息变得昂贵

但是还有另一类材料比脱氧核糖核酸更持久

一个世纪前发现的这些合成产品具有稳定性、易于制造和储存的潜力,远远超过了脱氧核糖核酸

这些塑料,或者更具体地说,聚合物,是长链分子,最容易被描述为包含多个重复单元——每个重复单元被称为一个单体

研究人员计算出四个碱基对——成对的脱氧核糖核酸构件——每立方米可以储存1019位信息

但是当我们使用聚合物时,我们有四种以上的积木可供选择

事实上,你可以在商业上找到尽可能多的单体选择,因此有可能成倍增加信息密度

德克萨斯州的研究小组使用了16种不同的氨基醇作为单体或建筑材料

将它们缝合在一起,他们创造了18个更长的分子,称为低聚物,每个都由单个单体组成

在较长的分子中,单体的组合对应于特定的字母,较便宜的单体对应于更常用的字母

作者选择了这句话,因为它“在这些艰难的时刻令人振奋”

“信用:莎拉摩尔,作者提供 当读回来,分子揭示了简奥斯汀从曼斯菲尔德公园引用

“如果一种幸福计划失败了,人性就会转向另一种;如果第一个计算是错误的,我们会做第二个更好的:我们在某个地方找到安慰

" 研究人员选择了这篇文章,因为他们发现它“在这些艰难的时刻令人振奋,没有书中的上下文,它很容易理解”

" 研究小组肯定地发现“如果第一个计算是错误的,我们可以做第二个更好

“他们的第一个独立专家验证他们的方法只能恢复98

7%的数据

通过对阅读过程的一些修改,他们能够完整无误地破译所有158个单体序列

塑料数据存储 塑料可能不是数据存储最明显的选择,但考虑到它们是一种非常适合使用的材料

自从我们开始大规模生产塑料以来,我们一直坚持要么在每个产品中使用单一的单体类型,要么使用一种或两种单体的简单组合

这些已经主导了我们的生活方式

塑料在正常环境条件下是稳定的

虽然在许多情况下这是一个缺点,比如当它们进入环境时,在某些情况下它确实提供了非常有用的功能

在过去的50年里,研究人员在降低合成聚合物的分散性(分子变化——通常在质量或形状上)和提高我们控制单体序列分布的能力方面取得了显著的进步

德克萨斯州的新研究表明,由于可用单体的选择增加,通过超越脱氧核糖核酸的界限,你可以在更短的链长内编码更复杂的信息

未来的用途可能取决于单体的商业可用性,例如哪些氨基醇可以从可再生资源中容易地获得

但是潜力是巨大的

编码短链聚合物离编码脱氧核糖核酸不远,两者读取序列的过程相似

德克萨斯州的团队计划研究这种方法的可扩展性瓶颈,询问读写过程的速度和效率

尽管《曼斯菲尔德庄园》的原始纸质文本在未来几个世纪将不可避免地褪色,但只要我们有解码它的设备,它的一小部分已经被保存在一种聚合物上,可能有几个世纪了

正如引用的最后一个片段所说,“我们在某个地方找到了安慰

"

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