编码机

DNA编码存储技术再度升级,未来人类学习

发布时间:2022/11/21 16:16:37   

科技给人类带来希望,科技让人对未来充满向往。未来人类会何去何从,会过上怎样的生活,处于怎样的生存环境,主要取决于我们现在科技的发展趋势和方向。

在众多科研领域中,有三大科技对人类未来的发展起着决定性的作用:一种是基因工程技术,一种是量子科技,一种是AI技术。三者如同一个三星系统,看似互不相干,各自发展,实则彼此影响,相互联系。

如果说基因工程技术有可能找到打开生命起源密码库的第一把钥匙的话,那么量子科技便有可能找到打开生命起源密码库的第二把钥匙。前者打开的是生命起源密码库的基层代码(物质遗传的基层编码),后者打开的是生命起源密码库的高层代码(思维意识的高层编码),两者的结合或许正是对生命的完美解读,而解读的结果便是AI,不是吗?

AI一代比一代先进,曾经只在科幻中出现的东西逐渐变为现实并被一点点地超越。从机器人弹钢琴,到与人博弈,再到快速的自我学习能力,能模仿人的幽默,生气,斗嘴,不同声音,甚至能洞察人的喜怒哀乐等,这让我们在为我们人类自己的智慧拍手叫好、倍感骄傲的时候,又不由地会担心思考到:如果人工智能一旦拥有了自己的成熟思维意识的话,它们是否还能对人类唯命是从?是否还会乖顺地为人类服务?

虽然人类目前还未能对思想意识完全解读清楚明白,也很难对AI赋予成熟的思维意识,但不排除AI自我升级进化出自己的思维意识的可能性。

有一句话说得很正确——生活的现实追随着科幻的脚步。科幻里的东西正一点点地在现实中呈现出来,思想是现实的导师。「星际之门」,「星际迷航」,「西部世界」等科幻作品里都不乏人工智能的出现,它们有的会对人类施以友好善良的帮助,有的却会对人类展开冷酷无情的战争,甚至摧毁人类。所以,霍金生前警告我们——发现AI一定要把握好“度”。

我们先简单了解了一下未来三大科技的发展趋势,接下来我们重点探讨的是“基因工程技术”中的DNA编码技术。探索科学,探索宇宙,水木长龙与您继续我们的探索之旅。

如果问什么对你最重要?也许你的回答是生命。如果问生命的意义是什么?也许你会说做有意义有价值的事情。如果问怎样才能做尽可能多的有意义有价值的事情?也许你的回答是好好利用时间。

可是,人的生命只有年左右,在这年的时间里,对于大多数人来说,有16%~22%的时间基本上都是在学校里度过的,因为需要“学习”。从学校毕业后,有25%~35%的时间在工作中度过。而步入工作后,又需要花费几年的时间进行实践知识的补充扩展,因为在学校里学到的大多数是理论知识。

这样一算,一个人平均用于学习的时间就占去了20年,用于工作的时间只有20~30年。而在20~30年的工作时间里,真正做到发明创造的人数又要缩减大半(大部分都是打酱油的,做的是机器人工作),而真正做到发明创造的少数人的发明创造时间又要急剧缩减。“世界是被少数人推动着前进的”,从时间上计算的话,这句话说得很有道理,不是吗?

说来说去其实都是因为时间不够用,因为我们从一开始就浪费了人生的将近1/4时间在学习上,更何况学习从未停止过,因为每个人即使学习一生,也不可能学完人类已有的全部知识。

如果知识可以被代代遗传的话,或者知识可以被下载或植入到我们的大脑或DNA里的话,那么人类就可以省去1/4的时间用于学习掌握知识,而是一旦成年便可直接步入工作中。果能如此,发明创造者必会呈指数增加,科技文明的发展也定会像火箭一样飞向宇宙(小小太阳系岂能困住我们?)。而这,随着基因工程的不断发展,未来也许都不再是梦,因为希望的小火苗已经为我们点起……

我们正处于信息不断膨胀的时代,尽管信息存储技术不断升级,但依然很难满足不断增大的数据量。或许会有人想到量子科技,但是如果同时考虑到存储时长(寿命)的话,也许DNA存储技术才是最佳选择。

我们先简单了解一下DNA。

DNA,即我们通常所说的脱氧核糖核酸(DeoxyribonucleicAcid),是生物体内重要的大分子物质之一,呈双螺旋结构,DNA共有四种碱基:A(腺嘌呤),T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶),G(鸟嘌呤)。四种碱基两两配对,A与T配对组合,C与G配对组合,从而使DNA能像拉链一样紧紧地咬合在一起。而含有遗传信息的DNA片段被称为遗传基因(或遗传因子)。

我们知道,计算机的基层代码是0和1,只能以0和1的二进制方法进行存储,而DNA的编码存储采用的方法与此类似,是通过四种碱基A、T、C、G的排列组合来进行数据存储的。比如,让A、T、C、G的四种碱基分别与计算机的二进制数据00、01、10、11进行对应,就可以用DNA编码记录计算机的所有二进制数据。举个例子,字母“D”的ASCII二进制表示是“00”(即对应十进制数68),而用DNA编码来记录表示的话,即是由TATA四种碱基依次排列而成的DNA短链。

通过DNA编码存储技术,美国哥伦比亚大学的科研人员曾将“helloworld”翻译成碱基语言,录入大肠杆菌的DNA中,在大肠杆菌繁衍80代以后,体内DNA里存储的数据仍然保存完好。

哈佛大学的遗传学家乔治·丘奇,更是通过使用碱基A、T、C、G编码二进制0和1,将一本包含了5.34万个单词和11张图片的书,编码进了微小的DNA中。后来,研究人员利用DNA测序技术成功解读了这本被编码进DNA的书,解读出来的书本内容只有22处错误。

之后,欧洲生物信息研究所将千字节的文件写入人工合成的DNA中,读取正确率接近%;微软公司的工程师将Mb的数字信息成功写入了DNA,正确读取率几乎%;然后被写入DNA的数据信息量不断突破上限。微软公司估算,用一个篮球大小的空间装满DNA,也许就能存储下互联网上已公开的所有数据信息。

在低温干燥的环境下,DNA存储信息的时间也相当的可观,甚至可保存数据数万年之久。而这点可从遗传考古学家曾提取43万年的史前人类头骨的DNA信息得到证明。

DNA编码存储技术的发展,有可能为几千万年后的未来人类,通过读取存储在DNA的信息,复制出现在世界的模样。

基因工程的不断发展,DNA编码存储技术的不断成熟,未来有可能给人类带来的最大福利就是“知识的遗传”。通过将人类的所有知识编写进DNA,并通过基因遗传传给后代,如此便可省去人生将近四分之一的学习时间,每个人都可以通过遗传的DNA,无师自通地掌握前人留下的知识,而且这样的遗传知识,就像一个人的天生本能一样,不会轻易地被忘记,也不可能被忘记,除非DNA出现了故障。

结尾处我们顺便提一下《山海经》。「山海经」里出现的各种奇禽异兽,有的人首兽身,有的鸟首人身,有的多首单身,有的干脆无头,反正什么样子的生物都有,只有你想不到的,没有不可能的。那么,是否思考过,「山海经」里出现的奇禽异兽有可能真实存在过?

从地球上不断发掘出来的远古时期的各种文物,经考古学家鉴定,有的历史在几十万年以前,有的甚至是远古时期使用的科技仪器,这就说明,远古时期很可能存在过智能生物。若真如此,他们是否也曾经发展过基因工程?甚至比现在我们人类的基因工程更加先进?由此可以推测,「山海经」里的那些怪异生物是否就是通过基因工程创造出来的呢?

也许在未来的某一天,人类借助高科技手段能够重新创造出传说中的那些远古生物,重新创造出地球上那些已经消失了的物种,甚至创造出能够想象到的生物,到时候会不会被后人记录为第二部「山海经」呢?量子理论向我们揭示“一切皆有可能”,让我们拭目以待美好的未来吧!

今天的分享就到这里,感谢对水木的支持。

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