投稿|如何将你的照片存储1000年？哈佛大学最新研究：用这个投稿|学术

文 | 学术头条，作者 | 吴婷婷，编辑 | 寇建超

在计算机技术飞速发展、数字生态日新月异的今天，数据存储技术变得愈发重要。
然而当前，用于数据存储的设备，比如光学介质、磁介质和闪存，使用寿命通常不到 20 年，并且还需要消耗大量能量来维护。
一直以来，尽管科学家们始终在探索以高密度和无电的方式来存储信息的其他方法，比如 DNA 分子或其他聚合物，但这些方法也会受到相对成本高和读写速度慢等因素的限制。
那么，有没有一种更好的方法呢？
近日，哈佛大学化学与化学生物系 George Whitesides 教授团队及其合作者，就开发了一种全新且原理简单的光学分子存储方法。他们使用荧光染料分子编码二进制信息，成功将各类文字、图像信息写入并读取出来，读/写速度分别可以达到 128 bits/s 和 469 bits/s，甚至可以读写视频或其他任何可以数字存储的信息。
同时，比起传统存储技术，该方法还具有存储密度高、存储寿命长（理论上可达数千年或更久）、成本可接受等优点。
相关研究论文以“Storing and Reading Information in Mixtures of Fluorescent Molecules ”为题，已发表在科学期刊 ACS Central Science 上。
研究人员表示，这种光学分子技术并不要求对分子内部的结构或序列进行复杂编码，非常简单易懂，也为存储能耗、成本和抗消耗能力等新兴分子信息存储技术面临的重要问题提供了解决方案。
不仅快，还“保真”当前，用于存储数字信息的技术多种多样，包括光盘、闪存和驱动硬盘等，但其工作寿命大约只有几十年。另一种可行的方法是将信息存储在一些分子中，例如 DNA——受大自然将各种复杂的生物遗传信息存储在 DNA 中的启发，科学家尝试人工创造类似的分子，以有目的地存储数字信息。
这样的方法在理论上具有非常高的存储密度，而且无需能耗维护；更妙的是，根据科学家推断，可以存储信息数千年乃至更久。然而，这些分子系统也存在劣势：读/写速度不够快，多次读取容易造成信息损失，成本较高，以及尺寸缩小导致噪声增加。
因此，为解决分子存储技术存在的问题，Whitesides 等人开创性地使用荧光分子来将目标信息编码成二进制并存储，并使用荧光显微镜来读取信息。使用这种方法，他们成功在一块小至 7.2 mm^2 的基板上存储了约 14KB 的数字信息，文本和图像均可存入，空间信息密度高达 271.5 bytes/mm^2 。

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图｜团队使用喷墨打印机成功将信息存储在很小的树脂基板上，而电脑程序能够放大看到其上各染料的点状分布（动图素材来源：YouTube）
此外，通过重复读取信息 1000 次以上，研究团队发现荧光信号强度的损失较少（低于 20%），且每次都能成功读取。
而在读写速度方面，研究团队也取得了不菲的成绩——在使用喷墨打印机将荧光分子写入信息时，速度可以达到 16 bytes/s 。同时，只需要简单判别某处有无荧光染料分子，就可以读取对应的二进制信息。因此，该方法能够并行多通道读取信息，速度达到 58.6 bytes/s 。