微软和华盛顿大学的研究人员展示了第一个由人工创建的DNA的全自动只读DNA系统。 这是将新技术从研究实验室转移到商业数据中心的关键一步。
开发人员通过一个简单的测试就证实了这一概念：他们成功地在合成DNA分子的片段中编码了“ hello”一词，并使用全自动端对端系统将其转换回数字数据，这在3月21日发表在《自然科学报告》上的一篇文章中进行了描述。
本文在我们的网站上。在DNA分子中，您可以以非常高的密度（即，在物理空间中）存储数字信息，该空间比现代数据中心所占用的空间小几个数量级。 这是用于存储世界每天生成的大量数据的有前途的解决方案之一，从商业记录和可爱动物的视频到医学图像和太空图像。
微软正在探索弥合我们产生和想要存储的数据量与我们存储数据能力之间潜在差距的方法。 在这些方法中，分子编码算法和用于人工DNA编码的技术的发展。 这将使大型现代数据中心中存储的所有信息都适合大约等于几个骰子大小的空间。
“我们的主要目标是使最终用户看上去与任何其他云存储系统几乎一样的系统投入运行：信息被发送到数据中心并存储在该中心，然后在客户需要时简单地出现。”微软研究员Karin Strauss。 “为此，我们需要从自动化的角度证明它具有实际意义。”
信息存储在实验室创建的合成DNA分子中，而不是人类或其他生物的DNA中，并且可以在发送到系统之前进行加密。 尽管诸如合成器和音序器之类的复杂机器已经执行了过程的关键部分，但许多中间步骤仍然需要研究实验室中的人工。 美国计算机科学与技术大学Paul Allen计算机科学与工程学院的高级研究员Chris Takahashi说：“这不适合用于商业用途。”
高桥解释说：“带有滴管的人无法在数据中心周围运行，采用这种方法，人为错误的可能性过高，成本过高且需要太多空间，”。
为了使这种数据存储方法从商业角度出发有意义，有必要降低DNA合成的成本-创建具有重要序列的基本构件以及测序过程，这对于读取存储的信息是必需的。 研究人员说，这个方向正在迅速发展 。
根据Microsoft的研究人员所说，自动化是这个难题的另一个关键部分，它使您能够以商业规模组织数据存储并使其更易于访问。
在某些情况下，DNA的寿命比已经被破坏数十年的现代档案存储工具的寿命更长。 一些DNA设法在远非理想的条件下存活了几万年-在猛mm象牙和早期人类的骨骼中。 因此，只要存在人类，就可以以这种方式存储数据。
DNA自动存储系统使用Microsoft和华盛顿大学（UW）开发的软件。 它将数字数据的单位和零转换为核苷酸序列（A，T，C和G），这是DNA的“构建块”。 然后，系统使用廉价的，通常是标准的实验室设备向合成器提供必要的流体和试剂，合成器收集准备好的DNA片段并将其放入储罐中。
当系统需要提取信息时，它会添加其他化学物质以正确制备DNA，并使用微流体泵将液体推入系统中读取DNA分子序列并将其转换回计算机可读信息的那些部分。 研究人员说，该项目的目的不是要证明该系统可以快速或廉价地运行，而仅仅是为了证明自动化是可能的。
自动化DNA存储系统最明显的优点之一是，它使科学家能够解放解决复杂问题的方法，而无需浪费时间寻找试剂瓶或单调地向试管中添加液滴。
微软研究员Bihlin Nguyen表示：“拥有执行重复性工作的自动化系统，实验室工作人员可以直接进行研究，制定新策略以更快地进行创新。
分子信息系统实验室 （MISL） 分子信息系统实验室的团队已经证明，他们可以将猫照片，出色的文学作品， 视频和档案记录存储在DNA中，并且可以毫无错误地检索这些文件。 迄今为止，他们已经能够在DNA中保存1 GB的数据，打破了之前200 MB的世界纪录 。
研究人员还开发了执行有意义的计算的方法，例如使用分子本身来搜索和检索具有苹果或绿色自行车的图像，而不用将文件转换回数字格式。
可以肯定地说，我们正在见证一种新型计算机系统的诞生，在该系统中，分子用于存储数据，而电子设备用于控制和处理。 华盛顿大学艾伦学院的教授路易斯·塞斯（Louis Sese）说，这种结合为未来打开了非常有趣的机会。
与基于硅的计算系统不同，基于DNA的存储和计算系统必须使用液体来移动分子。 但是液体本质上不同于电子，需要全新的技术解决方案。
华盛顿大学团队与Microsoft合作，还开发了一种可编程系统，该系统利用电和水的特性使液滴在电极网格上移动，从而使实验室实验自动化。 完整的软件和硬件（称为Puddle和PurpleDrop ）可以混合，分离，加热或冷却各种流体并运行实验室规程。
目标是使目前由人工或昂贵的液体处理机器人进行的实验室实验自动化，并降低成本。
MISL团队的下一步包括将简单的端到端自动化系统与Purple Drop等技术以及其他可让您搜索DNA分子的技术集成在一起。 研究人员专门将其自动化系统模块化，以便它可以作为DNA合成，测序和DNA工作的新技术而发展。
Nguyen说：“该系统的优点之一是，如果我们想用新的，更好的或更快的零件替换其中一个零件，我们只需连接一个新零件即可。” “它为我们提供了极大的未来灵活性。”
上图：微软和华盛顿大学的研究人员 使用第一个全自动DNA存储系统 记录并阅读了 hello 一词 。 这是将新技术从实验室转移到商业数据中心的关键步骤。