生物存儲新進(jìn)展助力研發(fā)“化學(xué)計(jì)算機(jī)”
新華社華盛頓7月3日電(記者周舟)現(xiàn)在常見的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用半導(dǎo)體器件儲存信息。美國一項(xiàng)新研究說,可用與生物新陳代謝有關(guān)的小分子儲存數(shù)字圖像信息,這有助于進(jìn)一步研發(fā)“化學(xué)計(jì)算機(jī)”。
美國布朗大學(xué)研究人員在新一期《科學(xué)公共圖書館·綜合》雜志上發(fā)表了相關(guān)論文。他們用這種基于生物小分子的存儲系統(tǒng)累計(jì)存儲了超過10萬比特的數(shù)字圖像信息,從中獲得圖像的準(zhǔn)確率可達(dá)98%以上。
與生物活動有關(guān)的一些分子具備儲存信息的能力,比如脫氧核糖核酸(DNA)就可存儲大量信息。這項(xiàng)新研究顯示,在DNA之外,與生物新陳代謝有關(guān)的一些小分子,如糖類、氨基酸等,也可用來存儲信息。它們與DNA相比體積更小、種類更多,因此有望儲存更多信息。
研究人員使用含有多種小分子的液體混合物作為存儲介質(zhì),小液滴被機(jī)器人“點(diǎn)”在金屬盤上,形成陣列。每個液滴中是否含有某種小分子就代表了1個比特的信息,即0或1。液滴中如果含有多種小分子,就可儲存多個比特的信息。研究人員使用質(zhì)譜儀分析這些液滴,就能讀取其中存儲的信息。
研究人員用這項(xiàng)技術(shù)存儲了3幅圖像,其中一幅上面有錨和寫有“希望”字樣的橫幅,另外兩幅分別是一只野山羊和一只埃及貓。在將小分子中儲存的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)回為圖像時,準(zhǔn)確率達(dá)到98%到99.5%。
這項(xiàng)技術(shù)可能存在的缺點(diǎn)是,液滴中各種分子之間可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤或丟失。但研究人員說,未來可能將這個缺點(diǎn)變成優(yōu)點(diǎn),即可以利用相關(guān)化學(xué)反應(yīng)來操控?cái)?shù)據(jù),在液滴中實(shí)現(xiàn)“計(jì)算”,從而幫助研發(fā)“化學(xué)計(jì)算機(jī)”。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的布朗大學(xué)教授雅各布·羅森斯坦說,這項(xiàng)研究是一個概念驗(yàn)證,說明我們身體每天都用的小分子可以被用于存儲信息,雖然“分子硬盤”或“化學(xué)計(jì)算機(jī)”在目前看起來還像科幻,但研究顯示這個方向也許是可行的。