Исследователи Миссурийского университета создали принципиально новый тип носителя данных — перезаписываемый накопитель на основе синтетической ДНК. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS Nexus.
Проблема хранения данных становится все более острой: объемы цифровой информации в мире растут быстрее, чем развивается традиционная инфраструктура. Одним из перспективных направлений, которое активно исследуют ученые, является использование молекул ДНК в качестве носителя.
Принцип кодирования основан на структуре самой молекулы: компьютерные нули и единицы ученые преобразуют в последовательности четырех «букв» — A, C, G и T, из которых состоит ДНК, после чего специальные устройства синтезируют искусственные нити с нужным рисунком. Благодаря естественному строению ДНК способна вместить колоссальные объемы информации в микроскопическом пространстве и хранить ее тысячелетиями при соответствующих условиях. К тому же такой способ хранения требует значительно меньше энергии, чем обслуживание современных дата-центров.
Однако до сих пор эту технологию сдерживало существенное ограничение — записанные в ДНК данные не поддавались редактированию. Именно это препятствие и преодолела команда из Миссури. Разработанное решение заключается в отказе от синтеза новых молекул каждый раз во время записи — вместо этого на имеющуюся нить ДНК прикрепляют короткие фрагменты — заглушки-скрепки, которые формируют нужный паттерн. Это и открывает возможность перезаписи.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
Для считывания сохраненной информации ученые разработали компактное электронное устройство с нанопоровым сенсором молекулярного масштаба. Когда молекула ДНК проходит через этот сенсор, возникают едва уловимые изменения электрического поля, которые специальное программное обеспечение преобразует в цифровой поток нулей и единиц, а затем восстанавливает исходный файл.
Принципиальное отличие ДНК-накопителя от кремниевых аналогов — трехмерное хранение данных вместо плоского. Это обеспечивает беспрецедентную плотность записи: теоретически весь массив данных, накопленный человечеством, можно вместить в обувную коробку. Еще одно преимущество — отсутствие постоянного подключения к сети, что существенно снижает риск дистанционного вмешательства и кибератак.
«Представьте себе это как сверхнадежный банковский ящик для вашей цифровой жизни. Хранение на ДНК может защитить все — от личных фотографий и важных документов до научных данных и корпоративных архивов — и при этом без дополнительных киберугроз, связанных с сетевым доступом», — отметил Ли-Цюнь «Эндрю» Гу, профессор химического и биомедицинского инжиниринга Инженерного колледжа Миссури.
По словам исследователя, в перспективе ДНК-накопитель будет не больше обычной флешки и таким же удобным в использовании.
Ранее мы сообщали, что китайские ученые создали ДНК-кассету емкостью 36 петабайт — это эквивалент 36 тысяч жестких дисков по одному терабайту.
