從數字圖書到DNA圖書
百科聚焦
作者:林森
聯合國教科文組織對圖書的定義是:凡由出版社(商)出版的不包括封麵和封底在內49頁以上的印刷品,具有特定的書名和著者名,編有國際標準書號,有定價並取得版權保護的出版物。
然而,圖書的內涵是,它是信息和知識的載體。因為圖書是人類用來記錄一切成就的主要工具,也是人類交流感情,取得知識,傳承經驗的重要媒介。從形式上看,圖書經曆了石書、龜甲書、竹簡書、布書(養蠶業與織布提供了布料)、紙書(蔡倫發明紙之後)和數字圖書的曆程。不過,現在一種新的圖書——DNA(脫氧核糖核酸)圖書已經進入人們的生活。
信息技術和生物技術結合的圖書
DNA圖書是數字(信息)技術與生物遺傳技術結合的新結晶。
數字圖書是用數字技術處理和存儲各種文字、圖片和音頻的圖書。數字圖書是當今最先進的圖書,是由數字技術編輯加工而成。數字技術的本質是電子計算機和網絡信息技術,借助這些技術和設備可以將各種信息,包括圖、文、聲、像等轉化為電子計算機能識別的二進製數字0和1,再進行加工、製作、存儲、傳送、傳播、還原和出版。
在加工、存儲和出版等環節中要借助計算機對信息進行編碼、壓縮、解碼等,因此稱為數碼技術、計算機數字技術、數字控製技術等。依靠這些技術出版的圖書稱為數字圖書。
DNA是包括人在內的高級生物的細胞的細胞核,其蘊藏的遺傳信息不僅是海量的,而且也是有序的。這種有序就是其中的4個堿基的互補排序。DNA的穩定雙螺旋結構是由4種不同的堿基來支撐的。它們英文名稱的首字母分別稱之為A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)和C(胞嘧啶)。
根據DNA的這種穩定搭配,研究人員設想,可以把數字技術與生物技術結合起來,編撰一種全新的圖書——DNA圖書。編撰DNA圖書的可行性在於,可以利用計算機的二進製數字0和1與4種堿基進行轉化編碼、編程,把數字圖書所編碼的所有文字、圖像、符號等再編碼到DNA中,製作成DNA圖書。在閱讀時,再利用DNA測序技術把DNA密碼還原為數字編碼,就可以解碼和閱讀。
當然,DNA圖書最吸引人的還是它與傳統圖書和數字圖書相比的巨大優勢。它的蘊藏量是無限的,其體積更小,遠比光盤、U盤、硬盤更小,而且信息可以長久地在DNA中保存。根據DNA的半衰期,如果在零下5攝氏度的理想條件下保存,DNA的4個堿基可以保存680萬年。這也意味著,製成的DNA圖書至少可以保存上百萬年。
比較起來,數字圖書保存信息的弱點之一是存儲時間較短。目前數字信息的載體都是磁盤(軟盤、硬盤)和光盤。雖然數字生產廠商號稱硬盤保存信息、數據的壽命不低於10萬小時,但這隻是理論值,在實際使用過程中,有許多因素會縮短這個時間。一般而言,硬盤保存信息比較保險的時限是3~5年,讀寫頻繁的硬盤保存信息時間3年多一點,負荷不重的硬盤保存信息時間5年左右。光盤據說可以保存信息100年,但也是理論值。保險的做法是,10年左右要把光盤拿出來讀一讀,如果發現讀取困難時,要及時翻刻一次。
同時,因特網上的信息儲存更有時限。數字信息容易創建,也容易修改、刪除,並消失。目前網上有超過40億個公共網頁,平均每天還有700多萬新的網頁出現,但是,網頁的平均壽命為44天。所以,DNA圖書在保存信息和數據上具有空間大、保存時間長的更大優勢。
第一本DNA圖書《再生》
美國哈佛大學維斯生物工程研究所的喬治·丘奇等人在2012年9月28日的美國《科學》雜誌上發表文章稱,他們成功地編撰出一本5.27兆比特的DNA圖書,這本書不僅有文字,還有圖,是圖文並茂的DNA圖書,書名叫作《再生》。這本書有5.34萬個單詞,還有11張JPG格式的圖片和一段Java Script程序(Java Script又稱爪哇腳本,是一種程序設計語言,即依據一定的格式編寫的可執行文件,又稱作宏或批處理文件)。