Данные можно хранить в ДНК
Американские исследователи из Института передовых наук и технологий им. Бекмана разработали способ хранения данных в ДНК. Они расширили ее алфавит из четырех естественных нуклеотидов, добавив семь синтетических. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
Ежедневно в интернете создается несколько петабайт (1015 байт) данных. Для хранения всей этой информации достаточно всего 1 г ДНК — соединения, которое и так хранит один из важнейших типов информации на Земле. На ДНК можно записывать изображения, видео, музыку, любые медиафайлы. Особенно хорошо ДНК подходит для хранения архивных данных. У ДНК есть целый ряд преимуществ: плотность записи информации, большая распространенность в природе, возобновляемость, долговечность. ДНК может выдерживать различные условия и сохраняться в читаемом виде десятки тысяч лет. Кремниевые микрочипы, которые сейчас считаются самой продвинутой технологией хранения данных, по многим параметрам уступают ДНК.
Американские ученые разработали свою систему хранения данных на основе ДНК. К четырем известным азотистым основаниям (аденин, цитозин, гуанин и тимин) они добавили еще семь синтетических. Так ученые увеличили мощность алфавита, благодаря чему увеличилось и число возможных комбинаций нуклеотидов в ДНК. Однако если с записью данных трудностей не возникло, то с их считыванием появилась проблема. Дело в том, что не все современные технологии секвенирования могут распознавать химически модифицированные последовательности ДНК с необычными нуклеотидами. Чтобы решить эту проблему, ученые создали свой метод считывания последовательности ДНК, используя машинное обучение и искусственный интеллект. Новая технология может отличать природные и синтетические нуклеотиды, а также различает семь сортов синтетических нуклеотидов друг от друга. Ученые проверили метод на 77 комбинациях из 11 нуклеотидов, и результат получился идеальный.
Технология считывания модифицированных молекул ДНК основана на нанопорах. Они представляют собой белки с отверстием по центру, через которое легко проходит одна цепь ДНК.
«Это исследование является удивительной проверкой концепции. Мы продемонстрировали, что данные можно хранить и в макромолекулах с синтетическими мономерами. У этой разработки есть потенциал значительно увеличить плотность записи данных в нетрадиционных методах хранения данных», — подвел итог Чарльз Шредер, профессор материаловедения и инженерного дела и один из участников исследования.