Как и когда ДНК может заменить жесткие диски?

Представьте мир, в котором все фотографии, видео и архивы, которыми мы пользуемся каждый день, можно было бы поместить в небольшую капсулу размером не больше маленькой коробки для мелочи. Что, если бы мы могли хранить столько данных, сколько нам нужно, не заполняя при этом наши жесткие диски и серверные фермы? Ученые работают над этой проблемой, и их прогресс уже превосходит наше воображение.

Данные — это данные

Идея хранения данных в ДНК

Современный мир активно использует технологии для хранения больших объемов данных – от фотографий и видео до текстовых файлов. Эти данные хранятся на серверах в дата-центрах, потребляя много ресурсов и электроэнергии. Если бы все эти данные были записаны на DVD, стопка дисков достигла бы Луны. При этом большинство файлов (примерно 60-80%) представляют собой так называемые «холодные данные» — они практически не используются, но их все равно необходимо хранить.

Ученые начали задаваться вопросом, могут ли они воспользоваться сигналами природы для более эффективного хранения информации. ДНК каждого организма хранит весь его геном — «инструкции» о том, как этот организм должен развиваться. Например, геном человека содержит примерно 1 ГБ информации, что эквивалентно фильму стандартного качества. Эта информация записана на молекулах ДНК, в тысячи раз меньших, чем SD-карта.

Чтобы было проще понять, что такое геном, представьте себе большую книгу, содержащую всю информацию о том, как организм выглядит, развивается, работает и даже какие характеристики он может унаследовать.

Каждая глава этой книги посвящена генам, а буквы в тексте — это четыре молекулы (основания), представленные буквами A, T, G и C соответственно. Эти «буквы» и «слова» создают уникальный код, который управляет всем внутри нас. Тело: От цвета глаз до способности переваривать пищу.

Как работает хранение файлов в ДНК

Файлы на вашем компьютере — это просто длинные числа. Например, текстовые файлы кодируются с использованием цифр, обозначающих буквы, а изображения кодируются с использованием данных о цвете пикселей. Компьютеры используют двоичную систему (0 и 1), но в ДНК есть четыре «буквы» — A, T, G и C, что делает ее четвертичной системой. Эта система позволяет хранить ту же информацию, используя меньшее количество символов.

Процесс записи информации в ДНК

Чтобы записать файл в ДНК, сначала необходимо преобразовать его из двоичного формата в квадрантный.

Обратите внимание: Иммунная система Альпаки поможет в лечении больных раком.

Хранение и долговечность

Чтобы молекулы ДНК не были повреждены, их изолируют от внешних факторов, таких как свет, влага и тепло. Для этого ДНК помещают в герметичные металлические капсулы, чтобы данные могли сохраняться на протяжении тысячелетий. Эти капсулы могут хранить огромное количество информации: теоретически все данные в мире могут храниться в одном ящике.

Остаётся только взять все данные мира

Чтение данных с ДНК

Файлы были прочитаны с использованием технологии секвенирования, разработанной в 1970-х годах. Эти методы извлекают нуклеотидные последовательности и переводят их обратно в двоичный код. Ученым удалось расшифровать ДНК мамонта возрастом миллион лет, подтвердив надежность технологии.

Проблемы и перспективы

Несмотря на свои обещания, технология остается дорогой и медленной. Синтез 1 МБ информации стоит около 3500 долларов, а процесс записи в миллионы раз медленнее, чем на жесткий диск. Однако исследователи работают над ускорением процесса и сокращением затрат. Ожидается, что в течение 10 лет цены упадут до 1 доллара за ГБ, а скорость записи приблизится к скорости Интернета.

Будущее ДНК-хранилищ

Эта технология интересна для архивов и крупных организаций. Например, Европейский парламент и Национальная библиотека Франции уже тестируют его для хранения своих данных. Также разрабатываются стандарты сжатия изображений и структур данных для облегчения поиска внутри капсул.

Так выглядит капсула для хранения ДНК

Подведем итог

Хранение ДНК открывает новые горизонты в мире технологий. Помимо хранения, ученые также изучают возможность создания ДНК-компьютеров, в которых молекулы смогут выполнять вычисления. Возможно, в будущем электронные чипы уступят место ферментам и нитям ДНК, и идея хранения данных изменится навсегда.

Спасибо за чтение! Я пишу о науке и технике. Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на мой канал, где вы сможете отдохнуть от повседневной суеты и узнать что-то новое)

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Как и когда ДНК может заменить жесткие диски?.