近年來，隨著通信技術(shù)快速發(fā)展，人類社會(huì)產(chǎn)生的信息量爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求與日俱增。除了光盤、硬盤等傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備外，新型存儲(chǔ)介質(zhì)和存儲(chǔ)方式也不斷涌現(xiàn)。

　　前不久，美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《化學(xué)》上發(fā)表研究成果，他們開發(fā)了一種新的信息編碼和解碼方法，通過合成聚合物分子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這是科學(xué)界首次嘗試將信息寫入塑料，并使用電信號(hào)讀取這些信息，這使得在塑料聚合物材料中存儲(chǔ)信息成為可能。

　　我們知道，在分子生物學(xué)領(lǐng)域，大分子脫氧核糖核酸（DNA）是一種天然的“存儲(chǔ)載體”，它通過腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）這4種核苷酸按特定順序排列，即“四進(jìn)制編碼”，編織出生命的遺傳密碼。在信息技術(shù)領(lǐng)域，我們用0和1進(jìn)行二進(jìn)制編碼。這種方式不僅具有更高的信息密度，還可以很簡(jiǎn)便地轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，方便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。理論上，只要能通過合成生物學(xué)技術(shù)將信息用A、T、G、C四種核苷酸編碼進(jìn)DNA分子，再用DNA測(cè)序技術(shù)讀取存儲(chǔ)的DNA序列，就能實(shí)現(xiàn)信息的編碼和解碼過程。不過，目前DNA存儲(chǔ)存在成本高昂、讀寫效率低等問題，想要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣還需從技術(shù)上解決很多問題。

　　得克薩斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)此次在一種塑料分子的低聚物中使用的編碼方式，也借鑒了DNA存儲(chǔ)的思路。團(tuán)隊(duì)使用4種不同的單體（對(duì)應(yīng)于DNA中的A、T、G、C四種核苷酸），按照一定順序進(jìn)行編碼，構(gòu)建起鏈狀聚合物，隨后基于這些分子的電化學(xué)性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行讀取解碼。具體來說，通過這4種單體的不同組合構(gòu)建一個(gè)“字符字母表”，總共能表示256個(gè)不同的字符。為了驗(yàn)證該方法的有效性，研究人員用這個(gè)“字符字母表”合成擁有11個(gè)字符密碼的鏈狀聚合物，并依據(jù)電化學(xué)譜學(xué)分析對(duì)其進(jìn)行成功解碼。由于每個(gè)單體都有獨(dú)特的電化學(xué)信號(hào)，因此在逐步降解過程中產(chǎn)生的電信號(hào)可以用來解讀單體的順序。

　　不過，目前該技術(shù)的解碼過程必須將聚合物分子進(jìn)行降解，所以只能進(jìn)行一次性讀取。而且，解碼速度很慢，僅僅這11個(gè)字符的讀取就花費(fèi)了2.5個(gè)小時(shí)。研究人員正在努力改進(jìn)解碼速度，并使數(shù)據(jù)可以進(jìn)行重復(fù)讀寫。

　　聚合物數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的突破，拓展了存儲(chǔ)介質(zhì)的范圍，在未來?yè)碛袩o限可能。它具有重量輕、成本低、容量大、能耗低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在電磁環(huán)境和強(qiáng)輻射環(huán)境具有更好的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。例如，在柔性電子設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，如果采用某些特定的塑料低聚物存儲(chǔ)，在適合的條件下可以比磁介質(zhì)、光介質(zhì)擁有更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)保存期，在使用壽命結(jié)束后也可進(jìn)行回收或生物降解，減少電子垃圾的產(chǎn)生。

　　在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域，科學(xué)家們正在研究更多新技術(shù)。去年11月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)基于金剛石發(fā)光點(diǎn)缺陷，開發(fā)出一種新型四維信息存儲(chǔ)技術(shù)，具備高密度、超長(zhǎng)免維護(hù)壽命、快速讀寫等關(guān)鍵特性，有望為新一代綠色高容量信息存儲(chǔ)提供解決方案。玻璃作為一種常溫下物理、化學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì)，近年來也是信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的重要研究對(duì)象，華中科技大學(xué)今年3月研制出容量達(dá)現(xiàn)有光盤10倍的玻璃硬盤樣品。在英國(guó)南安普敦大學(xué)光學(xué)研究中心的最新成果中，通過多維光存儲(chǔ)技術(shù)可以在光介質(zhì)存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)多層存儲(chǔ)，目前已達(dá)到100層的無誤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，未來甚至可以達(dá)到1000層……我們相信，隨著存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來一定能找到更多更好的存儲(chǔ)方式，滿足超大容量、讀寫速度、數(shù)據(jù)安全、存儲(chǔ)時(shí)間等方面的多樣化需求。

　　（作者為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系副研究員）

　　《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2025年08月25日 16 版）

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