Американские учёные совершили прорыв в области хранения данных, создав первый в мире цифровой «жёсткий диск» на основе ДНК с возможностью перезаписи информации. Это позволяет не только хранить, но и редактировать данные на молекулярном уровне с беспрецедентной скоростью, точностью и энергоэффективностью.
Об этом сообщает ProIT
Перспективы и инновации хранения данных на основе ДНК
Использование ДНК в качестве носителя цифровой информации впервые предложил в 1959 году физик Ричард Фейнман. С тех пор эту идею активно исследовали, ведь ДНК способна вместить огромный объём данных при чрезвычайно высокой плотности. Однако ключевой проблемой долгое время оставалась неизменность записи: информацию можно было лишь считывать, но не изменять. Учёные из Университета Миссури в Колумбии решили эту задачу, разработав метод, позволяющий стирать и перезаписывать цифровую информацию, закодированную в молекулах ДНК.
Технологические особенности и преимущества разработки
Как объясняет руководитель исследовательской группы Ли-Цюнь «Эндрю» Гу, современные компьютеры оперируют единицами и нулями, тогда как в ДНК эти биты соответствуют четырём азотистым основаниям: A, C, G и T. Плотность хранения данных в ДНК настолько высока, что теоретически все цифровые данные мира можно разместить в обычной коробке для обуви. Кроме того, ДНК является чрезвычайно стабильной при хранении в сухом и прохладном окружении — она может оставаться неповреждённой на протяжении тысяч лет. Важно и то, что энергопотребление при таком способе хранения данных значительно ниже, чем в традиционных дата-центрах.
«ДНК невероятна — она хранит ‘инструкцию’ жизни в крошечном, стабильном корпусе», — говорит Ли-Цюнь «Эндрю» Гу, доктор философии и профессор химической и биомедицинской инженерии в Университете Миссури.
Новый подход позволяет ДНК-носителю работать как современный жёсткий диск: информацию можно не только записывать, но и перезаписывать и стирать. Для этого учёные создали компактное электронное устройство с нанопоровым сенсором. Когда молекула ДНК проходит через сенсор, возникают электрические сигналы, которые специальное программное обеспечение трансформирует в цифровые данные. Система работает быстрее, проще и экологичнее по сравнению с предыдущими методами, а в будущем учёные планируют довести её до формата портативного USB-накопителя.
ДНК хранит информацию в трёхмерной структуре, что обеспечивает уникальную плотность записи. Поскольку она является физической молекулой, такой носитель данных менее уязвим к кибератакам, в отличие от электронных систем, которые постоянно подключены к сети.
«Представьте, что это как надёжный сейф для вашей цифровой жизни», — заявил Ли. «Хранение на основе ДНК может защитить всё: от личных воспоминаний и важных документов до научных данных и корпоративных архивов — без дополнительных проблем кибербезопасности».
Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS Nexus.