Дослідники з Міссурійського університету створили новий тип носія інформації — перезаписуваний накопичувач на основі синтетичної ДНК. Результати дослідження опубліковано у науковому журналі PNAS Nexus.

Розробка може стати важливим кроком у розвитку альтернативних технологій зберігання інформації, адже обсяги цифрових даних у світі зростають значно швидше, ніж можливості традиційної інфраструктури дата-центрів.

Як працює зберігання даних у ДНК

Технологія ґрунтується на структурі молекули ДНК. Комп’ютерні нулі та одиниці перетворюються на послідовності чотирьох нуклеотидів — A, C, G і T, які формують генетичний код.

Після цього спеціальні пристрої синтезують штучні нитки ДНК із відповідною послідовністю. Такий підхід дозволяє зберігати величезні обсяги інформації в надзвичайно малому фізичному об’ємі.

Додатковою перевагою є довговічність: за належних умов молекули ДНК можуть зберігати інформацію тисячоліттями, а сама технологія потребує значно менше енергії, ніж сучасні дата-центри.

Проблема, яку вдалося вирішити

До цього часу головним обмеженням ДНК-накопичувачів була неможливість редагування вже записаних даних. Для зміни інформації доводилося створювати нові молекули ДНК.

Команда дослідників запропонувала інший підхід. Замість синтезу нових молекул вони використовують короткі фрагменти ДНК — своєрідні «заглушки», які прикріплюються до наявної нитки та формують потрібний інформаційний шаблон.

Такий механізм дозволяє перезаписувати дані, що раніше було практично неможливо для ДНК-сховищ.

Як відбувається зчитування даних

Для читання інформації дослідники створили компактний електронний пристрій із нанопоровим сенсором молекулярного масштабу.

Коли молекула ДНК проходить крізь цей сенсор, виникають мікроскопічні зміни електричного поля. Спеціальне програмне забезпечення аналізує ці сигнали й перетворює їх назад у послідовність нулів і одиниць, відновлюючи вихідний файл.

Безпрецедентна щільність зберігання

На відміну від традиційних кремнієвих носіїв, які використовують площинну структуру запису, ДНК забезпечує тривимірне зберігання інформації.

Завдяки цьому щільність запису може бути надзвичайно високою. Теоретично весь обсяг цифрових даних, створених людством, можна було б розмістити у просторі розміром із взуттєву коробку.

Ще одна важлива перевага — відсутність постійного підключення до мережі, що зменшує ризик кібератак або віддаленого втручання.

Перспективи технології

За словами професора хімічного та біомедичного інжинірингу Міссурійського університету Лі-Цюня «Ендрю» Гу, технологія може змінити підхід до довгострокового зберігання інформації.

«Уявіть це як наднадійну банківську комірку для вашого цифрового життя. Зберігання на ДНК може захистити все — від особистих фотографій до наукових даних і корпоративних архівів», — зазначив дослідник.

У майбутньому, за його словами, ДНК-накопичувачі можуть стати компактними пристроями розміром зі звичайну флешку.

Раніше також повідомлялося, що китайські вчені створили експериментальну ДНК-касету місткістю 36 петабайтів, що еквівалентно приблизно 36 тисячам жорстких дисків по 1 ТБ.