Технология будущего: как мы будем хранить миллиарды данных в ДНК

Технология использования ДНК для хранения данных — это лишь одна из попыток найти альтернативу традиционным электронным системам, которые постепенно достигают пределов своих возможностей.

Фото: commons.wikimedia.org by Pixabay, PDM

"Мы производим всё больше данных, и имеющиеся способы их хранения начинают отставать", — комментирует Николас Гиз, физик из Исследовательского института Джорджии.

Главное преимущество ДНК — это её огромная ёмкость и долговечность. В отличие от жёстких дисков, которые нуждаются в замене каждые несколько лет, данные в ДНК могут храниться столетиями, если защитить её от внешних воздействий.

Однако классический метод хранения информации в ДНК, который требует синтеза новых цепей, всё ещё остаётся очень дорогим и медленным.

Новые решения
Чтобы сделать этот процесс дешевле и быстрее, ученые решили использовать эпигенетические метки — молекулы, которые клетки применяют для регулирования активности генов.

Они разработали систему, где короткие фрагменты ДНК с метильными группами (или без них) можно добавлять к цепи ДНК, формируя последовательность, которая соответствует двоичному коду.

В этой системе данные можно расшифровать с помощью секвенирования ДНК, которое распознаёт метильные группы. Присутствие метильной группы обозначает "1", её отсутствие "0".

Этот метод можно адаптировать для массового производства, что значительно удешевит процесс хранения данных, по сравнению с синтезом каждой цепи с нуля.

Следующий шаг — проверка масштабируемости технологии для работы с большими объёмами данных.

Пример использования
Для демонстрации технологии учёные закодировали и расшифровали инструкции по созданию изображения тигра, вырезанного на дереве в эпоху династии Хань, а также цветного изображения панды.

Эти изображения содержали почти 270 000 битов информации. Несмотря на перспективы, до коммерческого применения этой технологии ещё далеко.

Но потребность в новых решениях для хранения данных продолжает расти.

Уточнения

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов.  

Бит (русское обозначение: бит; международное: bit; от англ. binary digit — двоичная цифра; также игра слов: англ. bit — кусочек, частица) — единица измерения количества информации; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль).