Рига: +4.4°С
Революция в хранении данных: ДНК превратилась в перезаписываемый носитель
Технология записи информации на молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) сделала значительный шаг вперед. Исследователи из Университета Миссури, США, объявили о создании первого в мире цифрового «жесткого диска» на основе ДНК, который обладает ключевым для современных систем свойством — возможностью многократного стирания и перезаписи данных на молекулярном уровне. Этот прорыв потенциально может изменить индустрию хранения данных, предлагая беспрецедентную плотность и долговечность.
Идея использовать ДНК в качестве носителя информации не нова: концепция, впервые предложенная в 1959 году, привлекала ученых благодаря колоссальной плотности записи. Теоретически, в объеме, сравнимом с небольшой коробкой для обуви, можно разместить все мировые данные. Кроме того, в сухих и прохладных условиях ДНК сохраняет стабильность на протяжении тысячелетий и потребляет значительно меньше энергии, чем современные дата-центры.
Преодоление главного ограничения
Основным препятствием на пути широкого применения ДНК-хранилищ всегда была их «неизменность». Закодированную информацию можно было только прочесть, но не обновить или стереть, что ограничивало технологию сферой архивного хранения. Команда из Университета Миссури под руководством профессора Ли-Цюня «Эндрю» Гу разработала новый метод, который устраняет этот недостаток.
«ДНК невероятна — она сохраняет „инструкцию“ жизни в крошечном, стабильном корпусе», — отмечает профессор Гу. Ученые стремились проверить, можно ли хранить и перезаписывать информацию на этом молекулярном уровне быстрее, проще и эффективнее, чем когда-либо прежде.
В отличие от традиционных компьютеров, оперирующих нулями и единицами, ДНК-система кодирует биты в последовательностях четырех азотистых оснований: A, C, G и T. Для записи цифровых файлов нули и единицы преобразуются в эти буквенные последовательности, которые затем синтезируются в нити ДНК.
Новый принцип записи и считывания
Ключевым аспектом прорыва стало то, что новый метод не требует сложного химического синтеза нуклеотидов или использования ферментов для операций записи и стирания. Вместо этого он базируется на электрических принципах и использовании сдвигового кодирования. Стирание и перезапись информации реализуются за счет контролируемого разрыва и восстановления водородных связей в участках двойной спирали ДНК.
Для чтения данных команда применила компактное электронное устройство с нанопоровым сенсором. Когда молекула ДНК проходит через нанопору, возникают едва заметные электрические изменения, которые программное обеспечение переводит обратно в двоичный код, а затем в исходный файл. Подобное упрощение процедур записи и чтения является основой для создания функционального аналога жесткого диска.
Перспективы и дорожная карта
Разработка, которая на данный момент находится на стадии лабораторного прототипа, открывает дорогу для создания более универсальных систем. Исследователи уже заявляют о долгосрочной цели — миниатюризировать устройство до формата, сравнимого с обычным USB-накопителем.
Хотя другие научные группы также работают над усовершенствованием ДНК-хранилищ, например, разрабатывая защитные полимерные структуры для большей долговечности, разработка из Миссури фокусируется на оперативности управления данными, приближая биологический носитель к активному использованию, а не только к долговременному архивированию.
Следите за новостями на других платформах: