Учёные разработали способ поместить максимальное количество данных в молекулу ДНК и успешно считать их

Наше общество производит больше информации, чем могут вместить обычные хранилища данных, поэтому ученые ищут решение в «природном» жестком диске — ДНК. Два исследователя из Колумбийского университета и Нью-Йоркского центра генома недавно смогли поместить на цепочки ДНК и извлечь из них без ошибок операционную систему, французский фильм 1895 года, подарочную карту Amazon и другие файлы.

У использования ДНК есть несколько преимуществ. ДНК намного меньше, чем традиционные носители; один грамм может вместить в 215 000 раз больше данных, чем жёсткий диск объёмом 1 ТБ, отмечает The Atlantic. Кроме того, ДНК невероятно устойчива к внешним воздействиям. Например, ученые используют тысячелетнюю ДНК для возрождения вымерших мамонтов. Но до сих пор нам была доступна лишь часть емкости для хранения. Ученые Янив Эрлих и Дина Зелински смогли поместить теоретический максимум информации на нуклеотид, используя новый метод.

И как они это сделали?

«Мы задали соответствие между битами файла и нуклеотидами ДНК. Затем мы синтезировали эти нуклеотиды и поместили молекулы в пробирку, — объяснил Эрлих в интервью ResearchGate. — Для получения информации мы упорядочили молекулы. Это основной процесс. Для того, чтобы упаковать информацию, мы разработали стратегию «ДНК-фонтан», использующую математические принципы кодирования. Именно эта стратегия позволила достичь нам оптимальной упаковки, что было самой сложной частью исследования».

Когда стриминговый онлайн-сервис, например, Netflix, отправляет информацию, он использует «фонтанный код», разделяющий данные на небольшие пакеты. Даже если несколько пакетов теряются, Netflix может восстановить весь поток. ДНК имеет похожую проблему: учёные могут создавать и упорядочивать молекулы лишь небольшими партиями. Это значит, что большие объемы данных приходится разбивать на части, которые могут потеряться. Ещё один недостаток ДНК заключается в том, что она разбивается после сортировки, следовательно, чем больше читают данные, тем большая их часть теряется. К счастью, ДНК легко воссоздать.

И когда можно будет использовать такие «жёсткие диски»?

Несмотря на то, что такие компании, как Microsoft, уже рассматривают ДНК как хранилище данных, Эрлих считает, что пройдёт не меньше десяти лет, прежде чем её начнут использовать таким образом:

Пока что мы стоим в начале пути, но вспомним магнитные носители: прошли годы исследований и разработок, прежде чем они стали по-настоящему полезными.