С постоянным расширением цифровизации вопрос хранения данных стоит всё более остро: ресурсы жёстких дисков и других носителей когда-нибудь себя исчерпают, потому что человек генерирует информацию быстрее, чем производит носители для её хранения. Одним из решений проблемы может стать то, что уже создала природа — дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК, которую учёные китайского Южного технологического университета поместили в кассеты для хранения данных.
Источник изображения: science.org
ДНК представляется идеальным решением для хранения данных, обладая такими свойствами как компактность, высокая плотность и долговечность. Она позволяет записывать огромные объёмы информации на носители микроскопических размеров и хранить их тысячи лет без подключения к электропитанию. Теоретически, в одну ДНК-клетку человека можно записать около 3,2 Гбайт данных — это эквивалентно примерно 6000 книг, 1000 музыкальных композиций или двум фильмам. Учёным давно известно о потенциале ДНК как средства хранения данных, и теперь перед ними стоит задача построить реальную жизнеспособную систему, которой можно было бы пользоваться. Китайские учёные разместили ДНК на носителе, напоминающем аудиокассету — такие в восьмидесятые годы прошлого века использовались в домашних магнитофонах и автомобильных магнитолах.
Исследователи изготовили ленту из полиэстера и нейлона, после чего нанесли на неё нечто вроде штрихкода — несколько миллионов крошечных секций, как папки на компьютере. Такая схема позволяет точно определять место хранения данных, что важно, потому что аспект доступа к информации оставался одной из проблем при предыдущих разработках методов хранения ДНК. При записи файла цифровая последовательность данных преобразуется в последовательность ДНК — в качестве кода используются четыре основных строительных блока: A (аденин), G (гуанин), C (цитозин) и T (тимин), которые выступают в качестве аналога двоичному коду из нулей и единиц в компьютерах. Ленту учёные покрыли кристаллическим защитным слоем, препятствующим разрушению связей ДНК. И подтвердили работоспособность системы — показали преобразование цифрового изображения в формат ДНК и успешно считали данные с ленты.
Исследовательская группа добилась впечатляющей плотности хранения: до 28,6 миллиграмма ДНК на километр ленты и возможности обрабатывать до 1570 разделов в секунду. Чтобы представить объём: традиционная кассетная лента могла вместить примерно 12 песен на каждую сторону, тогда как 100 метров ДНК-кассеты способны сохранить более 3 миллиардов «песен» по 10 мегабайт каждая.
«ДНК-кассета воплощает стратегию быстрого, компактного и масштабного хранения данных на основе ДНК — как „холодного“ (используемого редко), так и „горячего“ (предоставляемого по необходимости)», — пишут авторы исследования. Эта технология может стать масштабируемым решением для центров обработки данных, испытывающих нехватку пространства и энергоресурсов, и предложить замену громоздким системам хранения данных.
