Касета, що пам'ятає все: як ДНК може зберігати кожну написану в історії пісню
Дослідники створили «касетну стрічку», яка зберігає цифрові дані у вигляді ниток ДНК на тонкій пластиковій стрічці
Касета, що пам'ятає все: як ДНК може зберігати кожну написану в історії пісню/unsplash
Перший прототип містить 36 петабайт, що становить близько одного мільйона гігабайт інформації, достатньо для зберігання понад трьох мільярдів пісень. Цифрові файли в цій системі перетворюються на послідовності A, T, C та G – чотирьох літер ДНК , які зберігають генетичну інформацію.
Деталі
Ці послідовності потім замінюють нулі та одиниці, які використовують комп’ютери. Команда друкує короткі синтетичні нитки ДНК у вигляді крихітних цяток на гнучкій пластиковій плівці. Потім вони розрізають і згортають цю плівку в тонку стрічку, яка може плавно рухатися між котушками.
Роботу очолив Сін'юй Цзян, біомедичний інженер з Південного університету науки і технологій ( SUST ) у Шеньчжені. Його дослідження зосереджені на створенні пристроїв на основі ДНК, які можуть зберігати інформацію та виконувати корисні молекулярні завдання.
Дослідники хотіли, щоб касета сумісна з ДНК-машинами, які вже використовуються в лабораторіях. Це означало розробку стрічки таким чином, щоб стандартні інструменти для запису ДНК та інструменти для секвенування могли взаємодіяти з кожною секцією по черзі.
Для зберігання даних уздовж стрічки блоки білого простору вбирають розчин ДНК. Чорні смуги, покриті водовідштовхувальним чорнилом, запобігають розтіканню рідини вбік. Кожен білий блок містить окремий фрагмент ДНК, створюючи крихітний розділ, невелику окрему секцію для зберігання на стрічці.
Дослідники підрахували, що на стрічці довжиною трохи більше півмилі є близько 550 000 таких слотів для файлів. Невеликий оптичний сканер спостерігає за штрих-кодами, поки двигуни обертають стрічку, вибираючи потрібний розділ, щойно з'являється його візерунок.
Під час тестів система могла знаходити близько 1570 різних позицій файлів щосекунди вздовж рухомої стрічки.
Оскільки глобальні цифрові дані швидко зростають, оскільки все більше людей переглядають медіа, роблять покупки онлайн та підключають пристрої до Інтернету. Один галузевий аналіз прогнозує, що загальний обсяг збережених даних може досягти близько 175 трильйонів гігабайт у середині 2020-х років.
Зберігання всіх цих даних онлайн споживає електроенергію у величезних центрах обробки даних розміром зі склади, будівлях, заповнених серверами, які працюють цілодобово.
У нещодавньому звіті Міністерства енергетики США зазначено, що центри обробки даних вже використовують близько 4,4 відсотка електроенергії Сполучених Штатів.
ДНК як матеріал, в принципі, може упакувати величезні обсяги даних у крихітну масу. Команда, що досліджувала касети, зазначає, що один грам ДНК може зберігати близько 455 екзабайт, приблизно мільярд гігабайт кожен.
Дослідження стародавніх кісток показують, що нитки ДНК повільно розпадаються протягом століть. На основі цих вимірювань дослідники оцінили період напіврозпаду ДНК, час, необхідний для розриву половини молекул, приблизно в 521 рік у похованих зразках.
Щоб зберегти ДНК у безпеці, дослідники покрили перегородки кристалічною оболонкою, виготовленою з металевого органічного каркаса, який блокує воду та ферменти. Попередні дослідження показали, що ДНК, запечатана всередині матеріалів на основі кремнезему, може зберігати цифрову інформацію протягом століть навіть за підвищених температур.
Нагріваючи покриті стрічки протягом тижнів та відстежуючи пошкодження, команда підрахувала, що ДНК може зберігатися понад три століття за кімнатної температури. Вони також підрахували, що в холодніших умовах, таких як високогірні хребти, ДНК може залишатися читабельною протягом десятків тисяч років.
Незважаючи на величезну ємність, касета дуже повільна порівняно зі звичними пристроями зберігання даних. Під час демонстрації копіювання даних на стрічку та з неї займало десятки хвилин для файлу розміром лише кілька сотень кілобайт.
Синтез великих пулів ланцюгів ДНК все ще є дорогим, і багато секвенаторів є громіздкими інструментами, які розміщуються у спеціалізованих лабораторіях.
Дослідники сподіваються, що зі зниженням витрат на біотехнології та появою швидшої хімії, касетне зберігання ДНК стане практичним способом архівування даних.
Раніше ми розповідали, що компанія Science з Японії оголосила про початок комерційного виробництва незвичайної новинки — капсули Mirai Ningen Sentakuki, що перекладається як "Людська пральна машина майбутнього". Пристрій, який розробляли шість років, коштуватиме близько 60 мільйонів єн, або 385 тисяч доларів. Усього планують випустити лише п'ятдесят екземплярів.
Вас може зацікавити:
Не пропустіть цікавинки!
Підписуйтесь на наші канали та читайте новини у зручному форматі!
