华盛顿大学和微软的研究人员展示了第一个全自动系统，用于在人工脱氧核糖核酸中存储和检索数据，这是将技术从研究实验室转移到商业数据中心的关键一步。

在一个简单的概念验证测试中，该团队成功地在产生的DNA片段中编码了“hello”一词，并使用全自动端到端系统将其转换回数字数据，这在一篇新发表的论文中有所描述。在自然科学报告中。

DNA可以在比数据中心目前使用的数量级更小的空间中存储数字信息。这是一个有前途的解决方案，用于存储世界上每天产生的爆炸性数据，从商业记录和可爱的动物视频到医疗扫描和外太空图像。

威斯康星大学和微软的团队正在探索如何缩小我们产生的数据量和存储的数据量之间的差距。这包括开发算法和分子计算技术来编码和检索产生的脱氧核糖核酸中的数据，这可以使目前存储在仓库大小的数据中心中的所有信息适合大约几个棋盘游戏骰子的大小。

“我们的最终目标是将系统投入生产。对最终用户来说，它看起来非常像任何其他云存储服务——比特被发送到数据中心并存储在那里，然后当客户需要它们时它们就会出现，”首席研究员Karin Strauss说，他是Paul g. Allen计算机科学与工程学院的联合副教授，也是微软的高级研究员。“要做到这一点，我们需要从自动化的角度证明它的实用性。”

信息存储在实验室创建的合成DNA分子中，而不是来自人类或其他生物的DNA，并且可以在发送到系统之前进行加密。尽管合成器和定序器等复杂的机器已经完成了这一过程的关键部分，但到目前为止，许多中间步骤需要在研究实验室中手动操作。艾伦学院的高级研究科学家克里斯高桥说，这在商业环境中是不可行的。

他说：“你不能让一群人带着移液器在数据中心跑来跑去——这太容易出现人为错误，而且太贵，占用太多空间。

对于作为商业存储解决方案有意义的技术来说，有必要降低合成DNA的成本——基本上是具有有意义序列的定制构建链——以及提取存储信息的排序过程。研究人员表示，这一趋势正朝着这个方向快速发展。

根据该团队的说法，自动化是这个问题的另一个关键部分，因为它可以实现商业规模的存储，并使其更加经济。

在适当的条件下，DNA可以比现有的存档技术持续更长的时间，这些存储技术将在几十年内退化。一些DNA在数万年不尽人意的储存条件下，成功地存在于早期人类巨大的獠牙和骨骼中，只要人还活着，就应该是相关的。

DNA数据自动存储系统使用团队开发的软件，将1和0的数字数据转换为构成DNA构建模块的As、ts、Cs和Gs。然后，它使用便宜的、基本上现成的实验室设备将必要的液体和化学物质流入合成器，合成器构建制造的脱氧核糖核酸片段，然后将它们推入存储容器。

当系统需要检索信息时，它会添加其他化学物质来正确制备DNA，并使用微流体泵将液体推入机器，“读取”DNA序列，并将其转换回计算机可以理解的信息。研究人员表示，这个项目的目标不是证明系统可以以低成本运行多快，而只是证明自动化是可行的。

拥有自动化DNA存储系统的直接好处之一是，它可以让研究人员解决更深层次的问题，而不是花时间寻找试剂瓶或反复将液滴挤压到试管中。

微软研究员Bichlien Nguyen表示：“拥有一个自动化系统来完成重复性的工作，让我们这些在实验室工作的人能够以更高的眼光开始制定新的战略——从根本上更快地进行创新。”

威斯康星大学分子信息系统实验室的团队已经证明，它可以将猫的照片、精彩的文学作品、热门视频和档案保存在DNA中，并在研究环境中毫无错误地检索这些文件。到目前为止，他们已经能够在脱氧核糖核酸中存储1gb的数据，其中最好的是他们以前的200兆字节的世界记录。

研究人员还开发了一些技术来执行有意义的计算，例如只搜索和检索包含苹果或绿色自行车的图像，使用分子本身，而不必将文件转换回数字格式。

“我们肯定会看到一种新型的计算机系统在这里诞生，在这里，你可以使用分子来存储数据，使用电子设备进行控制和处理。把它们放在一起，为未来提供了一些非常有趣的可能性，”UW艾伦学院教授路易斯塞泽说。

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。然而，流体本质上不同于电子，电子需要新的工程解决方案。

研究人员正在开发一种可编程系统，通过利用电和水的特性来移动电极网格上的水滴，从而实现实验室实验的自动化。一整套软件和硬件，昵称为“水坑”和“立意滴”，可以混合、分离、加热或冷却不同的液体，并运行实验室协议。

目标是实现目前手工或昂贵的液体搬运机器人完成的实验室实验

的自动化 - 但成本只是其中的一小部分。

该团队的后续步骤包括将简单的端到端自动化系统与PurpleDrop等技术以及能够使用DNA分子进行搜索的技术相结合。研究人员专门设计了自动化系统，使其能够随着新技术的出现而发展，用于合成，测序或使用DNA。

“这个系统的优点在于，如果我们想用新的或更好或更快的东西替换其中一个部件，我们就可以插入它，”Nguyen说。“它为我们的未来提供了很大的灵活性。”