北京
席 正
近年来，随着通信技术快速发展，人类社会产生的信息量爆炸式增长，对数据存储的需求与日俱增。除了光盘、硬盘等传统存储设备外，新型存储介质和存储方式也不断涌现。
前不久，美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究团队在国际期刊《化学》上发表研究成果，他们开发了一种新的信息编码和解码方法，通过合成聚合物分子实现数据存储。这是科学界首次尝试将信息写入塑料，并使用电信号读取这些信息，这使得在塑料聚合物材料中存储信息成为可能。
我们知道，在分子生物学领域，大分子脱氧核糖核酸(DNA)是一种天然的“存储载体”，它通过腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)这4种核苷酸按特定顺序排列，即“四进制编码”，编织出生命的遗传密码。在信息技术领域，我们用0和1进行二进制编码。这种方式不仅具有更高的信息密度，还可以很简便地转换成二进制数据，方便计算机系统进行数据处理。理论上，只要能通过合成生物学技术将信息用A、T、G、C四种核苷酸编码进DNA分子，再用DNA测序技术读取存储的DNA序列，就能实现信息的编码和解码过程。不过，目前DNA存储存在成本高昂、读写效率低等问题，想要实现大规模推广还需从技术上解决很多问题。
得克萨斯大学研究团队此次在一种塑料分子的低聚物中使用的编码方式，也借鉴了DNA存储的思路。团队使用4种不同的单体(对应于DNA中的A、T、G、C四种核苷酸)，按照一定顺序进行编码，构建起链状聚合物，随后基于这些分子的电化学性质，对其进行读取解码。具体来说，通过这4种单体的不同组合构建一个“字符字母表”，总共能表示256个不同的字符。为了验证该方法的有效性，研究人员用这个“字符字母表”合成拥有11个字符密码的链状聚合物，并依据电化学谱学分析对其进行成功解码。由于每个单体都有独特的电化学信号，因此在逐步降解过程中产生的电信号可以用来解读单体的顺序。
不过，目前该技术的解码过程必须将聚合物分子进行降解，所以只能进行一次性读取。而且，解码速度很慢，仅仅这11个字符的读取就花费了2.5个小时。研究人员正在努力改进解码速度，并使数据可以进行重复读写。
聚合物数据存储的突破，拓展了存储介质的范围，在未来拥有无限可能。它具有重量轻、成本低、容量大、能耗低、绿色环保等优势，在电磁环境和强辐射环境具有更好的数据稳定性。例如，在柔性电子设备和物联网领域，如果采用某些特定的塑料低聚物存储，在适合的条件下可以比磁介质、光介质拥有更长的数据保存期，在使用寿命结束后也可进行回收或生物降解，减少电子垃圾的产生。
在信息存储领域，科学家们正在研究更多新技术。去年11月，中国科学技术大学的研究团队基于金刚石发光点缺陷，开发出一种新型四维信息存储技术，具备高密度、超长免维护寿命、快速读写等关键特性，有望为新一代绿色高容量信息存储提供解决方案。玻璃作为一种常温下物理、化学性能稳定的物质，近年来也是信息存储领域的重要研究对象，华中科技大学今年3月研制出容量达现有光盘10倍的玻璃硬盘样品。在英国南安普敦大学光学研究中心的最新成果中，通过多维光存储技术可以在光介质存储器中实现多层存储，目前已达到100层的无误数据存储，未来甚至可以达到1000层……我们相信，随着存储技术的不断发展，未来一定能找到更多更好的存储方式，满足超大容量、读写速度、数据安全、存储时间等方面的多样化需求。
(作者为中国科学技术大学科技传播系副研究员)
《 人民日报 》( 2025年08月25日 16 版)
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