比DNA存储更可怕！照片竟可以存储在氨基酸分子溶液里

  【新智元导读】前几天，一个DNA分子存储16G维基百科的新闻刷新了我们的三观，引发人们对于未来数据存储的大讨论。近日，布朗大学的研究人员受此启发发现：DNA并不是唯一可以用于数字存储的分子，含有糖、氨基酸和其他小分子的溶液也可以取代硬盘。意外不意外？

  原来，不只DNA能够存储数据，小分子溶液也可以。

  上周，新智元报道了DNA数据存储的新闻，不仅16G的维基百科能够存储到一个DNA分子上，就连存储全球的数据也只需要1kg DNA。

  而近期，布朗大学的研究人员受此启发并发现：DNA并不是唯一可以用于数字存储的分子。事实证明，含有糖、氨基酸和其他小分子的溶液也可以取代硬盘。

  论文地址：

  https://journals.plos.org/plosone/article/file?id=10.1371/journal.pone.0217364&type=printable

  在DNA的下游，代谢组(metabolome)是一个信息丰富的分子系统，它具有不同的化学维度，可以用来存储和处理信息。

  为了证明小分子后基因组( small-molecule postgenomic)数据存储的原理，研究人员利用机器人液体处理将数字信息写入化学混合物，并利用质朴分析提取数据。

  研究人员还提出了几个存储在合成代谢体中的千字节(kilobyte-scale)级图像数据集，使用多质量逻辑回归可以对其进行解码，其精度超过99%。

  布朗大学工程学院教授、该研究的高级作者Jacob Rosenstein说：

  这是一个概念验证，我们希望让人们考虑使用更广泛的分子来存储信息，在某些情况下，我们在这个研究中使用的小分子可以比DNA拥有更大的信息密度。

  另一个潜在的优势在于，多种小分子可以相互反应形成新的化合物。这为分子系统创造了潜力，不仅可以存储数据，还可以操纵数据——在代谢物混合物中执行计算。

  缩略图大小的图像，存储在比DNA还小的分子上

  为了上述的想法，研究人员用常见代谢物做了一种混合物——含有糖、氨基酸和其他小分子的溶液，人类和其他生物利用这些小分子来消化食物和执行其他重要的化学功能。

  他们的想法是利用混合物中特定代谢物的存在或不存在作为二进制的1和0来编码数字信息。

图1 该方法将数字数据的1和0映射到溶液中特定分子的存在或不存在。研究人员使用该方案对图像文件进行了编码。

  例如，为了生成北山羊的图像，研究小组使用了6种不同代谢物的混合物，这些混合物由液体处理机器人点缀在一个小金属板上。他们总共制作了1024个液滴，每个液滴中6种代谢物或缺失或存在，提供了足够的二进制信息来编码6142像素的图像。

  然后，金属板被烘干，留下微小的代谢物分子点，每个点都保存着数字信息。

  然后，这些数据可以用质谱仪读出，质谱仪可以识别存在于板上每个点的代谢物，并对数据进行解码。

研究人员将这张猫的图像保存在小分子溶液中

  研究人员通过用质谱仪分析每个点的化学成分，能够以99%的准确率检索到这些数据。他们还用12种代谢物的混合物，解码了一张分辨率更高的猫的照片。

1 2 3 4