如果人类被小行星摧毁——或者因为我们自己的愚蠢——我们还会留下什么?至少,如果“拱门任务基金会”的计划得以实现,我们的数据将会被保留下来。这家位于洛杉矶的非营利组织表示,他们将在2020年将由古登堡计划(一项将印刷材料数字化的志愿者活动)选出的20本“重要书籍”的文本以及10,000张众包图像发射到月球,以启动其月球图书馆。项目组织者希望最终包括整个维基百科,以及基因组图谱和世界上最伟大的艺术、音乐、文学和科学知识。
为了记录如此惊人的信息量,该基金会正在转向一种新颖的数据存储形式:DNA。新技术使用遗传分子的四个碱基核苷酸,或“字母”——腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶——作为数字位来编码数据,类似于计算机将信息转换为二进制的0和1。该基金会的目标是使月球图书馆的初始安装成为有史以来用合成DNA书写的最大数据集合。
月球图书馆的第一阶段计划于2020年搭乘阿特拉斯V型火箭发射,并由一家名为“游隼”的机器人着陆器送至月球表面,该着陆器由私人太空初创公司“星际机器人”制造。“游隼”的首次任务将会是此次飞行,而拱门任务基金会的书籍和图像(以数字DNA形式封装在小容器内的金属屏蔽层中)将成为其首批有效载荷之一。
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《大众科学》最近与拱门任务基金会联合创始人诺瓦·斯皮瓦克就其计划的实用性、目标受众以及DNA存储的优势进行了交谈。
[以下是采访的编辑稿]。
您对月球图书馆的总体目标是什么?
经过多年研究如何在数百万或数十亿年的地质时间尺度上保存人类文明的问题后,我们成立了拱门任务基金会。当你回顾地球上文明的历史时,你会发现大多数文明在统计上都无法幸存。可能会有太阳耀斑,或者来自我们不知道的物体的撞击。考虑到所有这些威胁,为我们的数据备份制定一份保险政策似乎是明智的。我们的计划是在月球上建立一个巨大的图书馆。它将永远存在,字面意义上的永远。我们正在尝试在最长的时间内传递我们能够传递的最大信息。
您为什么决定使用DNA来存储您的数据?
我们发现,确实没有现代媒体可以做到这一点。固态硬盘和光盘的寿命以数十年为单位计算。不仅实际的物理材料会降解,而且用于访问数据的硬件寿命也很短。我们的限制是独特的。我们需要存储PB级的数据[1PB是一百万GB]。使用DNA作为构建模块,您可以在极小的体积中写入和存储信息。一小滴液体就可以包含亚马逊的整个数据中心。然后,您可以廉价地复制它,从而创建数十亿份副本。
我们正在使用合成DNA。它不编码生物体——它只是数据存储。我们将DNA以液体或粉末形式取出,并将其封装到一种特殊的材料中,然后将其进一步封装到一张大约纸张厚度的薄膜中。我们正在“写入”20本著名的书籍和10,000张图像。我们相信这是有史以来写入DNA的最大图书馆。

月球图书馆中入门信息层的激光蚀刻图像将可以通过功能强大的显微镜看到,这些显微镜包含在图书馆中。图片来源:布鲁斯·哈和由拱门任务基金会提供
DNA可能很脆弱且容易出错。为什么这是一个长期存储的好选择?
DNA中的许多错误发生在您使用有性选择繁殖它时。在这种情况下,我们没有这个问题。当我们复制它时,我们正在制作相当精确的副本。DNA分子的脆弱性是一个挑战,但它们在受控环境中的地球上实际上相当稳定和耐用。它们不会在数百万年的时间里降解——我们已经发现了在恐龙琥珀中保存的DNA。
我们必须进行一些实验来测试它在太空环境和月球环境中的表现。那里有极端温度,还有宇宙射线。但DNA的关键在于许多副本存在于许多位置。如果月球爆炸了怎么办?我们必须将其放置在地球周围的其他位置以及许多其他太阳系位置。我们可以通过统计学保证,如果未来数十亿年内有人发现它,此数据集将存在。
即使此数据集确实设法存活了数十亿年,谁找到它就能阅读它的可能性有多大?
我们必须做出一些假设。它必须是至少和我们一样聪明的生命形式,并且有眼睛并且可以在可见光谱中看到。如果它是一种微生物文明,小到这些东西对它们来说就像行星一样,那么显然这是行不通的。
我们从一个入门层开始,其中有数百万张图像,它教导[任何找到图书馆的人]他们需要知道的知识,以组装计算机和其他设备来读取更深层的数据。入门层是视觉数据,通过特殊的激光技术在镍或石英上蚀刻,每英寸约30万个点。你不需要电脑就能看到它,而且图像不是数字的——你可以通过相对低功率的显微镜看到这些图像(当然,我们会提供显微镜)。从那里,我们教导您需要知道什么才能理解这些数据。然后我们教导您需要知道什么才能提取和理解更大的数字数据。
当旅行者号探测器在 1970 年代发射其著名的“金色唱片”[声音和图像]时,它们的意义更多是艺术项目,而不是外星人可能会阅读的实用信息。您认为您的图书馆主要是功能性的还是象征性的?
这方面的一个方面是一个宏伟的姿态,它汇集了我们关于成为一个太空文明的希望和梦想。就像所有伟大的纪念碑一样,它是一种文化和象征性的姿态。但我们也尽可能地努力使其成为未来可以使用的东西。在我们所做的假设下,我实际上认为有理由相信[未来的生命形式]将能够理解这一点。
这样做的好处不仅仅是为了在一百万年后出现的假设潜在生命。它也是现在的。我们就像一个由私人资助的DARPA,专门关注保护和实现保护的技术。我们正在刺激研究,这些研究正在产生当今的潜在利益。