Исследователи из Южного университета науки и технологий (SUSTech) и Шанхайского университета представили инновационный прототип пленочного накопителя, который использует ДНК в качестве носителя информации. Разработка сочетает технологии хранения данных на ДНК и классической пленки, создавая компактное устройство с функцией адресного поиска информации.
Об этом сообщает ProIT
Технология и особенности прототипа
Информация кодируется в синтетических цепочках ДНК и размещается на катушке из гибкой пленки, которая хранится в формате кассеты. Такие кассеты можно загружать, перематывать и воспроизводить. Теоретически это позволяет достичь плотности записи на уровне петабайт данных на метр пленки и обеспечивает значительно более длительный срок службы по сравнению с современными носителями. В реальных испытаниях системе удалось закодировать и прочитать файл объемом 156,6 КБ, а полный цикл чтения-записи занял около часа.
Основой пленки является полоса из полиэстера и нейлона шириной 3,5 мм, покрытая высокоплотными штрихкодами. Они выполняют функцию физических адресов для файлов, что позволяет индивидуально обращаться к каждой области с ДНК. Исследователи напечатали 5 тысяч таких полос на 9-метровой петле, обеспечив доступ к отдельным зонам с ДНК. По их оценкам, технологию можно масштабировать до более чем миллиона разделов со штрихкодами на километре пленки.
При максимальной плотности данных каждый раздел способен содержать более полутерабайта информации, что в целом составляет 362 петабайта на километр пленки. Для демонстрации возможностей прототипа ученые закодировали пять небольших файлов в ДНК, разместили их на пленке с помощью встроенной системы обработки жидкости, восстановили путем секвенирования, а затем удалили и перезаписали. Эти операции выполнялись в устройстве размером с ланч-бокс, которое оснащено моторами катушек, микроконтроллером и оптическим считывателем штрихкодов. Чтение и запись остаются довольно медленными: извлечение и обработка одного файла занимали 25 минут, а перезапись — еще 50 минут. Хотя система позволяет искать до 1570 различных треков в секунду, скорость секвенирования и синтеза ДНК на порядок ниже, поэтому реальная пропускная способность остается ограниченной.
Преимущества долгосрочного хранения и перспективы
Одним из главных преимуществ технологии является длительный срок службы. Каждый фрагмент ДНК покрыт специальной оболочкой из цеолитного имидозолятного каркаса, которая защищает от влаги, ультрафиолета и окисления. Такую оболочку можно снять и восстановить за несколько минут без повреждения ДНК. По результатам ускоренных тестов на старение, ученые оценили срок службы накопителя в 300 лет при комнатной температуре и в десятки тысяч лет — при хранении в холоде.
“Энергонезависимая память на основе полупроводников достигла предела закона Мура, и для хранения невероятно больших объемов данных необходимы новые носители”, — подчеркивают разработчики.
В то же время ученые признают, что синтез ДНК остается основной нерешенной проблемой для коммерческого использования этой технологии. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.