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生物存储新进展助力研发“化学计算机”

2019-07-04 17:31 来源:新华网

现在常见的计算机系统使用半导体器件储存信息。美国一项新研究说,可用与生物新陈代谢有关的小分子储存数字图像信息,这有助于进一步研发“化学计算机”。

美国布朗大学研究人员在新一期《科学公共图书馆·综合》杂志上发表了相关论文。他们用这种基于生物小分子的存储系统累计存储了超过10万比特的数字图像信息,从中获得图像的准确率可达98%以上。

与生物活动有关的一些分子具备储存信息的能力,比如脱氧核糖核酸(DNA)就可存储大量信息。这项新研究显示,在DNA之外,与生物新陈代谢有关的一些小分子,如糖类、氨基酸等,也可用来存储信息。它们与DNA相比体积更小、种类更多,因此有望储存更多信息。

研究人员使用含有多种小分子的液体混合物作为存储介质,小液滴被机器人“点”在金属盘上,形成阵列。每个液滴中是否含有某种小分子就代表了1个比特的信息,即0或1。液滴中如果含有多种小分子,就可储存多个比特的信息。研究人员使用质谱仪分析这些液滴,就能读取其中存储的信息。

研究人员用这项技术存储了3幅图像,其中一幅上面有锚和写有“希望”字样的横幅,另外两幅分别是一只野山羊和一只埃及猫。在将小分子中储存的二进制信息转回为图像时,准确率达到98%到99.5%。

这项技术可能存在的缺点是,液滴中各种分子之间可能发生化学反应,从而导致数据错误或丢失。但研究人员说,未来可能将这个缺点变成优点,即可以利用相关化学反应来操控数据,在液滴中实现“计算”,从而帮助研发“化学计算机”。

领导这项研究的布朗大学教授雅各布·罗森斯坦说,这项研究是一个概念验证,说明我们身体每天都用的小分子可以被用于存储信息,虽然“分子硬盘”或“化学计算机”在目前看起来还像科幻,但研究显示这个方向也许是可行的。(记者 周舟) 

[ 编辑: 韦馨尧 ]
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