Дослідники з Південного університету науки та технологій (SUSTech) та Шанхайського університету представили інноваційний прототип плівкового накопичувача, який використовує ДНК як носій інформації. Розробка поєднує технології зберігання даних на ДНК та класичної плівкової стрічки, створюючи компактний пристрій із функцією адресного пошуку інформації.
Про це розповідає ProIT
Технологія та особливості прототипу
Інформація кодується у синтетичних ланцюжках ДНК та розміщується на котушці з гнучкої плівки, яка зберігається у форматі касети. Такі касети можна завантажувати, перемотувати та відтворювати. Теоретично це дозволяє досягти щільності запису на рівні петабайтів даних на метр плівки та забезпечує значно триваліший термін служби у порівнянні з сучасними носіями. В реальних випробуваннях системі вдалося закодувати та прочитати файл обсягом 156,6 КБ, а повний цикл читання-запису тривав близько години.
Основою стрічки виступає смуга з поліестеру та нейлону шириною 3,5 мм, покрита високощільними штрихкодами. Вони виконують функцію фізичних адрес для файлів, що дозволяє індивідуально звертатися до кожної ділянки з ДНК. Дослідники надрукували 5 тисяч таких смуг на 9-метровій петлі, забезпечивши доступ до окремих зон з ДНК. За їхніми оцінками, технологію можна масштабувати до понад мільйона розділів зі штрихкодами на кілометрі плівки.
При максимальній щільності даних кожен розділ здатен містити понад пів терабайта інформації, що в цілому складає 362 петабайти на кілометр стрічки. Для демонстрації можливостей прототипу вчені закодували п’ять невеликих файлів у ДНК, розмістили їх на стрічці за допомогою вбудованої системи обробки рідини, відновили шляхом секвенування, а потім видалили і перезаписали. Ці операції виконувалися у пристрої розміром з ланч-бокс, який оснащено моторами котушок, мікроконтролером та оптичним зчитувачем штрихкодів. Читання та запис залишаються доволі повільними: вилучення та обробка одного файлу займали 25 хвилин, а перезапис — ще 50 хвилин. Хоча система дозволяє шукати до 1570 різних треків на секунду, швидкість секвенування та синтезу ДНК на порядок нижча, тому реальна пропускна здатність залишається обмеженою.
Переваги довготривалого зберігання та перспективи
Однією з головних переваг технології є тривалий термін служби. Кожен фрагмент ДНК вкрито спеціальною оболонкою з цеолітного імідазолятного каркасу, що захищає від вологи, ультрафіолету та окислення. Таку оболонку можна зняти і відновити за кілька хвилин без пошкодження ДНК. За результатами прискорених тестів на старіння, вчені оцінили термін служби накопичувача у 300 років за кімнатної температури та у десятки тисяч років — при зберіганні у холоді.
“Енергонезалежна пам’ять на основі напівпровідників досягла меж закону Мура, і для зберігання неймовірно великих обсягів даних необхідні нові носії”, — наголошують розробники.
Водночас науковці визнають, що синтез ДНК залишається основною невирішеною проблемою для комерційного використання цієї технології. Дослідження опубліковано у журналі Science Advances.