ДНК - новый носитель информации

Не секрет, что даже самые современные носители цифровой информации, будь то оптические,  магнитные или SSD диски, далеки от идеала. Им на замену в ближайшем будущем вполне могут прийти молекулы ДНК!

Это настоящий прорыв, к которому человечество шло веками, с учетом того, что первым носителем информации был камень. Конечно, прогресс далеко шагнул с тех пор, никакие шумерские писари со своей скоростью записи и рядом не стояли с современным ССД диском. Хотя в долговечности эти технологии явно проигрывают древним творениям на глиняных табличках.

Все современные носители стареют и портятся, как физически, так и морально и происходит это достаточно быстро. А вот древние письмена возрастом в 4 тысячи лет можно без проблем прочитать.

Взирая на восковые валики Эдисона и их наследие грамм пластинки, которые со временем можно воспроизвести на много проще, чем восстановить поврежденные данные на носителях 21 века, складывается впечатление, что со временем лимит хранения информации неустанно уменьшается.

  • Среди информатиков, касательно этого даже шутка бытует: «Данные хранятся или вечно или 5 лет – в зависимости, что наступит раньше».

Осознав качество древних технологий, можно вспомнить о долговечном и очень компактном носителе информации – ДНК. Именно с этим необычным носителем связанна вся биологическая эволюция на планете. Это очевидно и для ученых, которые пытаются использовать молекулы ДНК для сбережения не совсем природной информации.

молекула ДНК

Свои последние достижения, ученые из Америки и Европы предоставили авторитетному британскому журналу «Nature».

Уже существуют эффективные методы считывания закодированной информации в ДНК, но это полдела, поскольку записать ее туда куда сложнее. На данные момент ученым под силу синтезировать только короткие цепочки с всего четырех азотных основ (тимин (Т), цитозин (С), гуанин (G), аденин (А)), и то с высоким процентом ошибок, которые в основном связанны с многочисленным использованием одних и тех же основ.

А вот теперь и перейдем к прогрессу, он заключается в разработанной недавно методике, которая позволяет «перевести» двоичный компьютерный код (нули и единицы) на высоком уровне точности, на язык ДНК, в арсенале которого аж 4 вышеупомянутые буквы (Т,С,G,А).

Как думаете, какие файлы были записаны на первый в мире мультимедийный (просто текст уже записывался, об этом ниже) ДНК-носитель данных? Собственно, файлов было 4: фото здания института в формате «jpg», аудиозапись «У меня есть мечта» (знаменитая речь Лютера Кинга) в формате «mp3», подборка сонетов Шекспира в «txt» и «pdf» текст публикации Френсиса Крика и Джеймса Уотсона о том, что молекула ДНК имеет структуру двойной спирали (эта статья, кстати, так же публиковалась в журнале «Nature»). Эти файлы были переданы через интернет, после чего на их основе синтезировались сотни тысячи фрагментов ДНК. В итоге выглядело все это как пылинка.

После чего, эту биомолекулу удалось безошибочно декодировать и изъять заложенную в нее информацию. Это доказало перспективность использования ДНК — как нового носителя информации!

Стоит заметить, что это не первый способ перевода текстовых файлов в код ДНК, в прошлом году Джордж Чак (американский биолог) опубликовал свою книгу «ReGenesis», в форме ДНК молекул. Однако новый метод британских ученых существенно отличается от предложенного американцем, благодаря невероятно высокой точности, поскольку они разработали специальную программу для корректировки ошибок. Она сразу же распознает типичные ошибки, возникающие при перекодировке, и немедленно их исправляет.

Теперь пора еще поговорить о преимуществах сбережения информации на ДНК-носителях.

Во-первых — это настоящая компактность. Вес книги вышеупомянутого Джона Чака, был меньше 1 пиктограма (триллионная часть грамма). Для сравнения, если закодировать все тексты книг, хранящихся в библиотеке Конгресса, в ДНК молекулы, то их вес даже пары миллиграммов не превысит. Но что нам книги, на Full HD фильмы подавай! Так вот, все существующие (оцифрованные) в мире кино и теле фильмы, в наивысшем разрешении, легко поместятся в одной чайной чашке.

Все фильмы – в одной чашке!!!

Но, пожалуй, не менее значимым преимуществом новой технологии, является долговечность, которой мы коснулись в самом начале статьи. И это притом, что для сохранения данных, не нужно никакого электропитания. Необходимо всего лишь поместить ту «чашку с фильмами» в такое место, где темно, сухо и холодно.

Вот и получается, что широкому использованию ДНК в качестве носителя данных, мешает только цены. На данный момент они космические, лишь для преобразования речи Мартина Лютера было потрачено пятизначную сумму в долларах. Но, исходя из исторического опыта, можно увидеть, что цены на услуги в области синтетической биологии и генной инженерии имеют склонность резко падать…

данные

вдохновение