Разработана технология хранения данных в ДНК

Опубликовано: 26 марта 2017 года

Рубрика: Дайджест, Информационные технологии

Все данные, произведенные человечеством за год, умещаются всего в 4 грамма ДНК.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это длинная молекула, которая содержит команды для роста, развития, функционирования и репродукции любого живого организма на Земле.

Исследователям удалось загрузить в нее ряд файлов и скачать их обратно. Прорывная технология позволит создавать более емкие и устойчивые устройства хранения информации.

ДНК — технология хранения данных будущего

Устройство человеческой ДНК может в скором времени быть использовано учеными для создания новой технологии хранения информации. Исследование возможностей ДНК для хранения данных опубликовали в журнале Science ученые Янив Эрлик (Yaniv Erlich) и Дина Зилински (Dina Zielinski).

Как отмечают исследователи, в отличие от всех современных устройств, технология ДНК не разрушается со временем и является сверхкомпактной. Например, всю информацию, произведенную человечеством за год, можно хранить всего в четырех граммах ДНК.

«Человечество продолжает развиваться, и объемы данных, которые мы производим и потребляем, также быстро растут. Прошли те дни, когда нам хватало дискеты на 1,44 МБ. Эта постоянно растущая необходимость в хранении данных вынуждает нас работать над изобретением новых, более емких и устойчивых устройств хранения данных», — говорится в исследовании.

Загрузка данных в ДНК прошла успешно

В рамках своей научной работы ученым удалось сохранить шесть файлов в 72 тыс. цепочек ДНК, длина каждой из которых составила 200 оснований. Сохраняемые файлы включали полную версию компьютерной операционной системы, французский фильм 1895 г., подарочную карту онлайн-магазина Amazon, компьютерный вирус, исследование ученого Клода Шэннона (Claude Shannon) и мемориальную доску.

Спустя десятилетие могут появиться системы хранения данных, основанные на ДНК

«Мы сопоставили фрагменты файлов с нуклеотидами ДНК. Затем мы синтезировали эти нуклеотиды и хранили молекулы в пробирке. Чтобы упаковать информацию мы разработали специальную технологию под названием DNA Fountain, которая использует математические концепции из теории кодирования. Это позволило нам достичь оптимальных параметров архивирования информации, что было одним из наиболее сложных аспектов исследования», — отметил Янив Эрлик.

Для извлечения данных исследователи использовали технологию секвенирования ДНК и программное обеспечение для перевода генеалогического кода обратно в двоичный. Как отмечают ученые, файлы удалось восстановить без каких-либо ошибок в них.

215 ПБ данных можно хранить в одном грамме ДНК

«В том, что касается хранения данных, у ДНК есть несколько больших преимуществ. Во-первых, ДНК намного меньше всех традиционных носителей по размеру. Фактически, мы доказали, что можем достичь плотности хранения данных в 215 ПБ на грамм ДНК! Во-вторых, ДНК работает намного дольше, больше ста лет, что значительно превышает показатели традиционных носителей», — говорят ученые.

«Традиционные носители информации быстро устаревают. У моих родителей есть 8-мм пленки, которые сейчас уже являются практически бесполезными. ДНК же используется нами уже более 3 млрд лет, и не похоже, чтобы человечество могло утратить возможность считывать эти молекулы в будущем», — добавил Янив Эрлик.

Впрочем, он отметил, что на данный момент исследования применения ДНК для хранения информации все еще находятся на ранних стадиях, а реальные устройства памяти на основе этой технологии могут появиться не раньше, чем через десять лет.

«Мы все еще на ранних стадиях, но магнитным носителям тоже потребовались годы исследований и разработок перед тем, как их начали широко использовать», — заключают исследователи.

Источник: CNews

P.S.

Кстати, в прошлом году сообщалось, что Microsoft записала 200 МБ данных в молекулу ДНК размером с крупинку соли:

Исследовательская группа Microsoft при участии ученых из Вашингтонского университета поместила в цепочку ДНК в цифровом виде видеоклип This Too Shall Pass группы OK Go, Всеобщую декларацию прав человека на более 100 языках, 100 книг из общественной библиотеки «Гутенберг» и генетический банк семян Svalbard Global Seed Vault — всего около 200 МБ данных.

Указанные данные были записаны посредством процесса под названием синтезирование ДНК.

Цифровые данные представляют собой последовательность единиц и нулей. Исследователи из Microsoft и Вашингтонского университета придумали, как данные закодировать в молекуле ДНК (в биологии этот процесс называется синтезированием) и как их оттуда затем извлечь (секвенирование).

Для этого они задали, как единицы и нули соответствуют четырем видам азотистых оснований в ДНК. Затем они обратились к компании Twist Bioscience, специализирующейся на генетике и производстве лекарств. Она синтезировала молекулу ДНК с помощью представленного алгоритма.

Помещенная в пробирку, молекула получилась похожей на крупинку соли. Она в разы меньше по сравнению с заточенным концом грифеля карандаша.

См. также: