科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究團(tuán)隊(duì)在《化學(xué)》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)創(chuàng)新研究：他們開(kāi)發(fā)了一種新的信息編碼和解碼方法，通過(guò)合成聚合物分子實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并利用這種方法對(duì)信息進(jìn)行了編碼和解碼。這是首次嘗試將信息寫入塑料的基本單元，并使用電信號(hào)讀取這些信息，使得在日常材料中存儲(chǔ)信息成為可能。

傳統(tǒng)的硬盤和閃存設(shè)備維護(hù)成本高、能耗大且使用壽命有限，不適宜長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存檔。而分子存儲(chǔ)技術(shù)，特別是基于DNA或合成聚合物的信息存儲(chǔ)，雖然具有潛力，但其解碼過(guò)程通常需要昂貴的儀器，如質(zhì)譜儀。

為了解決這些問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)了一種包含電化學(xué)信息的分子系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許使用電信號(hào)來(lái)解碼信息，有望使存儲(chǔ)設(shè)備變得更小、更具經(jīng)濟(jì)效益。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)由4種不同單體組成的“字符字母表”，每種單體都有獨(dú)特的電化學(xué)性質(zhì)。每個(gè)字符由這4種單體的不同組合構(gòu)成，總共能表示256個(gè)不同的字符。為了驗(yàn)證這一方法的有效性，研究人員用這個(gè)分子字母表合成了一個(gè)代表11個(gè)字符密碼的鏈狀聚合物，并使用一種基于分子電化學(xué)特性的方法進(jìn)行了解碼。

解碼過(guò)程中，研究人員利用了某些鏈狀聚合物能夠逐個(gè)分解的特點(diǎn)。由于每個(gè)單體都有獨(dú)特的電化學(xué)信號(hào)，因此在逐步降解過(guò)程中產(chǎn)生的電信號(hào)可以用來(lái)解讀單體的順序。盡管目前這種方法解碼速度較慢，11個(gè)字符大約需要2.5小時(shí)，但研究人員正在努力改進(jìn)以加快解碼速度。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著向基于聚合物的便攜式集成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)邁出了重要一步。未來(lái)的工作將集中于如何將聚合物與電子電路連接起來(lái)，以便計(jì)算機(jī)可以直接讀取這些信息。盡管還有許多挑戰(zhàn)需要克服，例如解決測(cè)序的破壞性和耗時(shí)性問(wèn)題，但這一進(jìn)展為未來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案提供了新的方向。

總編輯圈點(diǎn)

信息存儲(chǔ)的底層邏輯就是編碼與解碼。從遠(yuǎn)古時(shí)期的結(jié)繩記事、甲骨文，到青銅器上的金文、竹簡(jiǎn)上的文字，再到如今的U盤、云盤，它們其實(shí)都是在不同歷史時(shí)期和技術(shù)條件下，信息存儲(chǔ)的不同表現(xiàn)形式。理解這一點(diǎn)后，我們不妨把“腦洞”開(kāi)得更大一些。除了硬盤、閃存設(shè)備，數(shù)據(jù)或許還可以存儲(chǔ)在分子、細(xì)胞、微生物等更多的“介質(zhì)”中。當(dāng)然，前提是開(kāi)發(fā)出完備的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順暢的信息編碼和解碼。