Hitech logo

Идеи

Биологи разработали простой способ извлечения сохраненных в ДНК файлов

TODO:
Георгий Голованов13 июня 2021 г., 13:36

ДНК в тысячи раз более емкий носитель информации, чем флэш-память, кроме того, после создания полимерной цепочки она не потребляет энергии. В кофейной чашке, заполненной молекулами ДНК, может теоретически поместиться весь объем накопленных людьми данных. Однако необходим также простой и удобный способ обращения к сохраненной информации. Ученые из США разработали метод инкапсуляции, позволяющих извлекать нужные файлы, не вредя остальным.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

На сегодня человечество создало приблизительно 10 триллионов гигабайт цифровых данных, и каждый день к этому числу добавляется еще 2,5 млн ГБ писем, фотографий, твитов и прочей информации. Большая их часть хранится в огромных дата-центрах, строительство и содержание которых обходится в $1 млрд. Существует и альтернативное решение — молекула, хранящая нашу генетическую информацию.

«Если ИИ — это мозг робота, то RPA — его руки». Что умеют программные роботы

У ДНК как носителя данных масса преимуществ: надежность, простота синтезирования, крайне высокая плотность. Правда, записывать данные на эти молекулы в большом количестве дорого: за один петабайт данных придется выложить $1 трлн. Другой минус ДНК как хранилища информации — сложность поиска и извлечения одного файла среди остальных, пишет Science Daily.

Марк Бат и его коллеги-биоинженеры из MIT предлагают поместить каждый файл с данными в 6-мкм частицу кремния, помеченную короткой цепочкой ДНК — чем-то вроде штрих-кода. В одну такую капсулу помещается файл размером до одного гигабайта.

В качестве демонстрации ученые записали 20 разных изображений в ДНК длиной около 3000 нуклеотидов, что эквивалентно примерно 100 байтам. На штрих-коде каждого файла стояло кратное описание изображения: кот, апельсин, самолет и так далее. Когда нужно было достать конкретное изображение, ученые добавляли ДНК-праймер, соответствующий метке, которую искали. Например, «кот», «оранжевый» и «дикий», если хотели найти изображение тигра.

Праймеры были помечены флуоресцентными или магнитными частицами, которые облегчали поиск и идентификацию образцов. Этот метод позволяет удалить нужный файл, не трогая остальную ДНК.

Прототип ищет файлы со скоростью 1 кБ/с. Скорость поиска определяется объемом данных на одну капсулу, который ограничен из-за слишком высокой цены записи ДНК и числом сортировщиков, которые можно запустить параллельно. Если синтез ДНК станет достаточно дешевым, исследователи уверены, что смогут максимизировать размер данных на файл.

Бат надеется, что метод инкапсуляции ДНК можно будет применять для хранения «холодных» данных, которые должны лежать в архивах. Для коммерциализации своей технологии он и его коллеги запускают стартап Cache DNA.

Одну из первых функциональных файловых систем на ДНК разработали ученые США в прошлом году. Благодаря новому методу DORIS рукотворные системы хранения информации в ДНК могут считывать и записывать файлы при комнатной температуре и впервые не повреждать при этом сами цепочки нуклеотидов.