隨著科技與時代的進步，人類產生及使用的數據量急速增長，急需一個容量和耐用性兼備的存儲技術。而最近，兩名科學家利用大自然的遺傳訊息存儲工具—DNA—成功存儲電腦數據。
這篇發表於《科學》期刊的論文聲稱，由於 DNA 可以用極小的體積存儲海量數據，又不隨時間衰退，將成為數據存儲的未來。
DNA 數據儲存
這項研究由 Yaniv Erlich 和 Dina Zielinski 完成。他們利用了七萬二千條 DNA 鏈，每條鏈包含 200 個鹼基對，儲存了六分文件，包括一個完整的電腦作業系統、一部 1895 年的法國電影、一張亞馬遜禮物卡、一個電腦病毒以及一份完整的研究論文。
研究人員首先將文件的二進位訊息，即「位元」（bit）序列轉化為 DNA 核苷酸序列，然後合成 DNA，儲存在試管中。
將數據打包（pack）時，研究人員利用了編碼理論中「噴泉碼」（fountain code）的概念，設計了「DNA 噴泉」。這是研究最具挑戰性的部分，如何以最有效率的方法將數據儲存在 DNA 內，而「DNA 噴泉」正正解決了這個問題。
讀取存儲在 DNA 內的訊息時，科學家將上述過程倒序進行，先完成 DNA 測序，然後用軟體將 DNA 序列轉回二進位訊息，最後重新讀取文件。科學家發現，讀取的數據與原本的數據一模一樣，完全零錯誤。
納須彌於芥子，容世界於點滴
從紙張到磁膜、微型晶元，人類的存儲技術不斷進步。但現在， DNA 為我們提供了更好的選擇。根據研究人員 Yaniv Erlich 的解釋，首先，DNA 體積小，存儲密度高。只需 4 克的 DNA 就可存儲全世界一年的數據量，點滴間已包含整個世界。研究中，每克 DNA 的存儲容量可高達 215 PB（Petabyte，10^15）！
其次，DNA 的耐用性極高，可維持 100 多年之久，遠超傳統存儲媒介。像上世紀 90 年代的唱片，現在聆聽時，已可以觀察到明顯的數據損壞。
Erlich 認為，傳統存儲設備很容易過時。上一代的 8mm 磁帶到了今天幾乎毫無用處。而 DNA 則不同，攜帶著生物 30 億年來繁衍生息的遺傳訊息，人類不可能失去識別 DNA 的能力。如果真有這麼一天，那可不僅僅是數據存儲的問題了。
DNA 存儲時代有多遠？
既然 DNA 存儲擁有諸多優點，這項技術究竟什麼時候才能投入使用呢？Erlich 對此很樂觀：「我猜十年之後就可以。」
雖然 DNA 儲存技術目前還處於早期研究階段，但硬碟等磁儲存技術，亦經過了多年研究才獲得大規模採用。
總而言之，Yaniv Erlich 和 Dina Zielinski 的研究拓展了未來生物電腦的可能性。Erlich 說，科學界中通常都是利用電腦解決分子生物學的問題，這項研究恰好相反，成功利用分子生物學工具解決了電腦數據存儲的問題。
參考資料：
Erlich, Y., & Zielinski, D. (2017). DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture. Science, 355(6328), 950-954.