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生物存储助力研发“化学计算机”

2019-07-10 10:17:00

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三幅图像，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。

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。研究人员表示，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”。