DNA計算機研究取得突破性進展:PB級數(shù)據(jù)存儲與高效處理

8月29日，科學(xué)界傳來振奮人心的消息，一項革命性的研究成果為實現(xiàn)全功能DNA計算機奠定了堅實基礎(chǔ)。研究團隊成功開發(fā)出一種創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)不僅能在DNA中存儲驚人的PB級數(shù)據(jù)，還能確保這些數(shù)據(jù)在數(shù)千乃至數(shù)百萬年內(nèi)保持完好，同時實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的直接處理，如解決復(fù)雜的數(shù)獨難題。

DNA，這一自然界的奇跡分子，以其極高的存儲密度著稱。單個細(xì)胞即可承載約800MB的信息量，而人體作為數(shù)萬億細(xì)胞的集合體，儼然成為了一個移動的、高度集成的數(shù)據(jù)倉庫。科學(xué)家們長期以來致力于挖掘這一自然數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的潛力，以期解決數(shù)據(jù)存儲與處理的難題。

然而，DNA數(shù)據(jù)存儲的廣泛應(yīng)用一直受限于其脆弱的物理特性和信息處理的復(fù)雜性。新研究巧妙地解決了這一難題，通過引入一種特殊的柔軟聚合物材料——“樹枝狀膠體”，作為DNA的穩(wěn)定支架。這種材料不僅能在脫水狀態(tài)下長期保存DNA，還能在重新水化后輕松檢索信息，極大地提高了DNA數(shù)據(jù)存儲的穩(wěn)定性和耐久性。

令人矚目的是，該技術(shù)實現(xiàn)了前所未有的存儲密度，每立方厘米空間內(nèi)可存儲高達(dá)10PB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于在糖塊大小的體積內(nèi)蘊藏著1000萬GB的龐大數(shù)據(jù)量。更令人振奮的是，與裸露的DNA相比，樹枝狀膠體保護的DNA能夠承受更多次的脫水/再水化循環(huán)，從60次提升至170次以上，顯著延長了數(shù)據(jù)保存壽命。

在數(shù)據(jù)讀取方面，新系統(tǒng)同樣表現(xiàn)出色。它采用RNA分子作為中介，從DNA中復(fù)制并測序所需信息，實現(xiàn)了非破壞性讀取，即在不破壞原始DNA的情況下獲取所需數(shù)據(jù)。這一特性為DNA數(shù)據(jù)存儲的廣泛應(yīng)用提供了更多可能性。

更令人興奮的是，該系統(tǒng)還具備直接在DNA中進行計算的能力。研究人員通過讓系統(tǒng)解決簡化的3x3象棋和數(shù)獨問題，成功展示了其在計算領(lǐng)域的潛力。這一突破不僅為DNA數(shù)據(jù)存儲開辟了新的應(yīng)用前景，更為全功能DNA計算機的研發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

該研究成果已在《自然納米技術(shù)》雜志上發(fā)表，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。這項技術(shù)的成功開發(fā)，標(biāo)志著人類在DNA數(shù)據(jù)存儲與計算領(lǐng)域邁出了重要一步，未來有望開啟一個全新的數(shù)據(jù)存儲與計算時代。