德媒速译活硬盘！人类有望将数据几乎永久存储在活的机体中

　　德国《明镜周刊》2021年第24期6月12日文章，原题：活硬盘
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　　内容提要：
　　分子遗传学：研究人员正在紧锣密鼓地进行一场以DNA为信息存储载体的新型竞赛，人类有望实现在几个小水滴中存储比巨型服务器更多数据的跨越式进步。
　　在 未来数据存储的竞赛中，莫扎特的狩猎四重奏迎来了新的阶段。以慕尼黑工业大学莱因哈德·赫克尔为代表的研究人员成功地将古典降B大调弦乐四重奏＂转移＂到遗传物质中。
　　为此，这位35岁的计算机科学家重写了52张乐谱，不是以0和1，而是用人类遗传物质（DNA）中的基石——四个碱基对：腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶。这份研究报告刊登在10月份的《自然-通讯》杂志上。
　　以DNA为数据存储的载体，堪称实验室之壮举。与传统的记忆手段，如从纸莎草纸、穿孔卡片、硬盘和优盘相比，生命的密码具有相当大的优势。后者的存储密度是电子媒介的数百万倍：一克DNA可以包含多个艾字节（Exabyte），根据需要存储可以超过整个华盛顿国会图书馆所有书籍的内容。
　　据统计数据门户Statista估计，整个互联网的内容约80泽字节，理论上可以编码打包进一个DNA的徒步旅行背包中。
　　遗传物质存储信息这个概念本身并不新鲜。2012年，由哈佛大学遗传学家乔治·丘奇领导的研究小组就曾成功地在基因组片段中编码文本。随后，就在不同的研究小组中间展开了一场竞赛。于是，罗伯特·弗罗斯特的一首诗，整部小说《战争与和平》以及Netflix 《生化灾骇》的电影系列都被写入DNA片段。
　　取得这些成就的道路漫长而艰辛，基因序列的合成亦耗资费时，还需要复杂的实验室条件支持，包括不少有害的化学物质。人们虽然可以将整个互联网装进一只背包，但与数字存储相比，这种拣选是极其困难和昂贵的。
　　赫克尔团队正在研究一种将二进位制转换成生物代码更加快捷和便宜的方法。研究人员通过光照逐一控制DNA片段，确切地说：通过所谓的数字微镜装置进行光刻。
　　此前，这类设备已经碾压了3D打印和投影仪。该小型化过程有些类似上世纪70年代计算机领域的飞跃，即从巨型计算机系统到家用电脑。依据那时磁存储的价格估算，赫克尔认为遗传物质2012年每兆节的信息存储费用为1.1万美元左右。但他的新方法仅需530美元/兆节。当然，这对一部手机的照片或一首歌的存储需求还是太昂贵了。
　　尽管如此，企业巨头如IBM、英特尔、微软或西部数据公司等还是从中嗅出巨大的商机。为了制定统一有效的市场标准，DNA数据存储联盟已经应运而生。
　　遗传物质存储的另一个优势应该是它们很＂长寿＂。古生物学家定期读取早已灭绝物种，如羊毛猛禽的DNA。未来的图书管理员检索文件时，就可以在DNA存储器上进行，2013年的《科学》杂志的一位编辑就做过这样的畅想。
　　但这样的场景似乎还不太可能，因为DNA读取依然很困难。在遗传物质中的数据存储最适合较少检索的长期存档，像一种文化的长期记忆，即所谓的＂冷数据＂。这个词很贴切，因为让遗传物质保质的先决条件是干燥、黑暗和寒冷，有点像西伯利亚的猛禽组织。例如，在零下18摄氏度的温度下，基因组片段可以维持一百万年以上，而硬盘也就10年的时间吧，再冷也没用。某研究团队在2020年的《国家科学评论》期刊上提到，如果有人想要在数十年后读取有价值的信息，他就必须在＂今后几年＂通过基因组备份来加持。
　　更令人惊喜的曙光会出现＂在活体内＂，即信息存储潜入活的机体中。
　　人类文化遗产可以通过其他生物的DNA携带，正如一个盲人乘客。文字信息和电影可以代代相传形成一种集体记忆，但载体本身无法读取，类似一种给子孙后代看的浮瓶传信的方式。
　　正是受该方法的激励，来自纽约哥伦比亚大学的生物学家哈里斯·王才挑战了这一研究。一月份的实验报告显示，他们将大肠杆菌转化成＂活硬盘＂。借助Crispr方法，他们改写了遗传物质，使其可读，就好像程序员出于兴趣开发的一款新软件，似乎在说：＂嗨，我来了！＂