有了DNA数据存储，3d打印的兔子就有了自己的蓝图 | 智能技术

发布日期：2020-01-05 10:00
一个3d打印的斯坦福兔模型包含了基于dna的秘密制作说明。


照片:苏黎世联邦理工学院

每一个有生命的物体都含有DNA, DNA为它们的存在提供了密码，现在无生命的物体也可以有。

在《自然生物技术》杂志上发表的一篇论文中，研究人员描述了他们如何3D打印出一个包含人工智能DNA编码的数字指令的兔子形状的小饰品。这意味着，明天，或者一千年后，只要有那只兔子的一小块，就能破译其中的DNA，并准确地知道那个小饰品是什么样子，甚至可以用3D打印出一个克隆。

实验证明，数字信息可以以DNA的形式存储在自由形态的物体中。我们可以称它为事物的DNA。

这项研究“从文化角度来看非常有趣，”斯坦福大学生物工程副教授德鲁·恩迪(Drew Endy)说，他没有参与这项研究。他说:“想象一下，在一个社会规范中，每个物体都必须对制造该物体的指令进行编码。”“考虑到DNA数据存储的惊人的信息密度，这些信息，在一些普通的物体，如冰箱中，也可以包括一个完整的重建所有文明的指南。”
 
该报告的作者表示，他们设想将这种类型的代码嵌入到重要的、难以替代的对象中，如医疗植入物、建筑材料、汽车部件和电子元件。dna族谱服务机构MyHeritage的首席科学官、该论文的作者之一亚尼夫•埃尔利希(Yaniv Erlich)表示，想象一下弄坏汽车保险杠后需要更换的情景。“如果我把DNA植入其中，我就能获得我需要哪种置换物的信息，甚至可能自己打印出那部分。”
 
这项工作是最近探索利用DNA作为存储介质的研究浪潮的一部分。全球产生的指数级增长的数据将需要一个地方来放置——其中一些是长期的。DNA，如果测序的成本继续下降，提供了一个潜在的解决方案。

什么是DNA数据存储?

DNA的四个字母(A、T、G、C)代表了生命的化学积木，它们像二进制一样，只是一个代码。数据可以从二进制转换为4进制，并分配一个DNA字母。数据可以存储在DNA中，其密度远远超过硬盘或磁带。DNA的持续时间也更长——几百年到几千年。它可以是任何形状的，就像新论文显示的那样。
 
“如果你想到任何其他存储技术，无论是磁带、光盘还是硬盘，它们都需要某种特定的几何形状。磁带就是磁带。光盘就是光盘。一个硬盘相当难，”这对它的功能至关重要，Erlich说，他在这个项目上的工作独立于他在MyHeritage的工作。“DNA是唯一在宏观层面上没有明确几何结构的存储技术。”



埃尔利希与苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)教授罗伯特•格拉斯(Robert Grass)合作，将包含在一个45kb二进制立体印刷(.stl)文件中的3d打印指令转换成四位数字代码，并合成了相应的DNA。他们将DNA分成被称为寡核苷酸的短链代码，并将其封装在二氧化硅纳米颗粒中。然后，他们将纳米颗粒与可生物降解的热塑性聚酯混合，生成了含有DNA的3D打印丝。
 
打印出这只兔子后，研究人员从它的耳朵上剪下了一块。“只需要很少的量，”Erlich说。“DNA是稀疏的，但它无处不在。他们提取了DNA并用便携式DNA测序仪进行了测序。接下来，他们解码了DNA并将其转换回二进制的.stl文件，得到了打印兔子的数字指令。