人形移动硬盘了解一下?

2018-02-28
天佑 评论
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在动画《哆啦 A 梦》里出现过的各种神奇道具都曾经让童年的我们羡慕不已,其中让成绩烂到爆的大雄吃了以后成绩突飞猛进的记忆面包无疑是我们在临近考试时最希望得到的东西了。

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当然不止是考试,从古代人类结绳记事起到今天层出不穷提高记忆力的方法,记忆一直在小到一个人的日常生活,大到全人类知识和经验的传承以及延续中扮演着重要作用。

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为了方便保存并传承这些记忆,人类发明了文字,发明了纸笔,到现代更是发明了电脑......然而这些发明始终需要我们的大脑主动地去「理解」并「学习」前人留下的记忆,并不像记忆面包那样吃下去记忆就能自动「出现」在脑子里了。

近年来兴起的一项名为「DNA 存储」的技术或许能让你成为一本行走的百科全书。

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DNA 移动硬盘

1946 年 2 月 14 日,世界上第一台电子计算机 ENIAC 在美国诞生,占地 170 平方米,重达 30 吨,而且起初并没有存储空间;

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▲ENIAC

1956 年,IBM 推出了 350 RAMAC,成为世界首个硬盘。虽说它足有两个冰箱的宽度,但是其存储容量仅有 5MB;

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▲IBM 350 RAMAC

此后,硬盘不断变小,存储空间也不断地增加。到今天,一部智能手机的存储空间基本上都从 32、64GB 起步了。然而即使是这样,在拍个动辄一分钟几百兆的 4K 视频,下个大型游戏几十 GB 的今天,大家还是在吐槽空间不够用不是么?

于是科学家们将视线从传统的存储介质转移到了一个人人生来就有的存储介质——DNA 上。

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作为地球上的绝大部分生物都携带的遗传物质,DNA 具有体积小且耐用的特点,能保存很长时间(这也是为什么科幻片能有利用恐龙 DNA 将恐龙复活的桥段的原因了);此外,DNA 的信息存储密度十分巨大,据估算可达到 215PB/克(1PB=1024TB),1 克 DNA 的容量即可等同于一个数据中心的容量了。

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▲将来的数据中心恐怕会是由一排排 DNA 组成了

而要想在 DNA 中存储与取出数据,要做的也只是设计一套密码表,将数据从二进制的 1 和 0 转译成 DNA 分子中的四种核苷酸碱基 AGCT,即腺嘌呤(Adenine)、鸟嘌呤(Guanine)、胞嘧啶(Cytosine)、胸腺嘧啶(Thymine),反之亦然。

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事实上,针对 DNA 存储的实际研究也早已开始。

像微软在 2016 年 4 月就从生物初创公司 Twist Bioscience 那里购买了 1000 万个 DNA 分子,用于研究在 DNA 上存储数据的技术。

而在近日,微软与华盛顿大学分子信息系统实验室(MISL)合作,将总大小为 200.2MB 的 35 个文件数据存储到了 1300 万的 DNA 中,并在一个有 1030 万条 DNA 序列的池里找到并解码了这些数据,且过程中没有发生数据丢失的情况。

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而在这次实验中,科学家们也使用了一种名为「随机存取」(Random Access,借鉴了计算机上的随机存取内存 (RAM))的技术以实现对数据位置的确定以及解码,通过改进的算法,DNA 解码时的容错率也得到了很大提高,至少没有发生数据丢失的结果即是证明。

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这么诱人的技术为何迟迟未推广呢?成本自然是关键因素。虽然微软并没有透露此次项目的成本,但以合成这些 DNA 的 Twist Bioscience 卖给企业用户每个碱基 0.04 美分的单价计算,这个项目用到的 15 亿个碱基大概就要花费掉 6000 万美元。当然,这还仅仅是存储 200MB 数据的费用。

此外,这些被人工合成的 DNA 并不能被人类的大脑所识别,要想达到「记忆面包」那样的效果,脑机接口等技术更是难题。

但是,如果未来那一天真的到来了,我们会变成硬盘吗?

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对于脑力的解放

1974 年,一具 320 万年前的古人类化石标本在东非被发现,被取名为「露西」(Lucy),成为人类的祖先;

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▲Lucy 的骨骼化石

经过了几百万年的进化演变,人类才逐渐掌握了刀耕火种的农业,脱离了茹毛饮血的时代;通过对蒸汽、石油、电力的使用,人工劳动被逐渐取代,四肢得到了解放......

诚然,几百万年的人类进化史对于整个宇宙上百亿的历史来说是沧海一粟,但是对于平均寿命只有几十年的人类来说,这样的进化速度或许并不够快。然而与此同时,人类的这颗脑袋要想装下百万年来留下来的所有经验以及智慧已然是不可能的事了。

所以,在这个矛盾的背后,解放人类大脑也许是前进的必经之路。

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在电影《超体》中,由斯嘉丽 · 约翰逊扮演的女主的脑力被药物从 10% 逐渐开发到 100%。期间她经历了情感的逐渐消失、身体机能到判断力的极大提升、看到物质的本质以及万物的历史......最后到达 100% 时,ta 给博士留下了一个 U 盘,将知识记录其中,而自己则消失于无形,存在于万物中。

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▲截图自:《超体》

以上可能就是大脑被解放的结果之一:当把全人类的知识浓缩于几克 DNA 当中并注入大脑中时,每个个体的脑力无疑将会得到巨大的提升,或许都将成为通晓古今的「神」。

「能力越大,责任越大。」只是未来有了如此能力的人们所想的或许不是我们现在所能理解的吧。

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▲「我无处不在」,截图自:《超体》

GEEK君有话说

大自然用精妙的搭配和规律造就了 DNA,最终促成了人类的出现;而今天的人类则试图通过运用和改造 DNA 用以记录并传承自然界的这些规律。

究竟是自然界假借人类之手让具体规律的百花齐放体现于生命的传承,还是人类利用自然规律服务于自身物种的传递与进化?没有人能说得清,又或许这所有的前因后果都早已藏在了这双螺旋的 DNA 所蕴含的信息当中。

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