Ваш браузер устарел, поэтому сайт может отображаться некорректно. Обновите ваш браузер для повышения уровня безопасности, скорости и комфорта использования этого сайта.
Обновить браузер

Ученые нашли способ уместить весь интернет в «обувную коробку». Как им это удалось?

Понадобилось создать емкую память с использованием искусственных ДНК-молекул

14 июля 2022
Ученые нашли способ уместить весь интернет в «обувную коробку». Как им это удалось?
Источник:
Nano Lett. 2022, 22, 5, 1905–1914 Publication Date: February 25, 2022 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04203

Исследователи из Университета Иллинойса сумели удвоить емкость системы хранения данных на основе ДНК, добавив в нее новые обозначения. Эти дополнительные «буквы» позволяют создавать больше комбинаций данных и хранить больше информации в меньшем объеме.

По словам ученых, теперь 1 грамм искусственной ДНК вмещает 400 петабайт. Это означает, что содержимое всего Интернета поместится примерно в объеме коробки для обуви, наполненном ДНК.

Ученые нашли способ уместить весь интернет в «обувную коробку». Как им это удалось?
Исследователи из Университета Иллинойса. Слева направо: Чарльз Шрёдер, Касра Табатабаи и Чао Пан
Источник:
The Beckman Institute for Advanced Science and Technology at the University of Illinois Urbana-Champaign

Несколько лет назад была синтезирована искусственная ДНК, и ученые по всему миру экспериментируют с возможностью ее использования. Специалисты признают, что, несмотря на современное развитие науки, природа превосходит все человеческие технологии. В том числе в сфере хранения данных, каждая клетка нашего тела несет в себе огромное количество информации, закодированной в ДНК — около 215 Пб на грамм.

Кроме такой плотности, срок хранения тоже ошеломляюще превосходит рукотворные накопители. ДНК может сохраняться миллионы лет, мы находим их следы в древнейших археологических слоях. А какой-нибудь диск Blu-Ray и твердотельные носители прослужат не больше нескольких десятилетий.

Поэтому ученые, как часто бывает, решили вдохновиться тем, что создала природа. Они использовали искусственную ДНК и даже усовершенствовали ее, чтобы увеличить количество информации, кодируемой в грамме молекул.

Азотистые соединения, входящие в состав ДНК — аденин, гуанин, цитозин, тимин, — обозначаются как A, G, C, T. Группируясь в различных комбинациях, они кодируют данные. Команда добавила в арсенал ДНК еще семь «букв» — они также принимают форму нуклеотидов, давая возможность образовывать новые комбинации.

«Представьте себе английский алфавит. Если бы у вас было только четыре буквы, вы могли бы составить столько-то слов. Если бы у вас был полный алфавит, вы могли бы создавать неограниченное количество комбинаций слов. То же самое с ДНК», — объяснил Касра Табатабаи, соавтор исследования.

Касра Табатабаи

«Вместо того, чтобы преобразовывать нули и единицы в A, G, C и T, мы можем преобразовать нули и единицы в A, G, C, T и семь новых букв в алфавите хранения».

Однако с изменением набора обозначений ученым пришлось разработать новый метод считывания информации. Существующие системы не могли распознавать добавленные нуклеотиды.

Новый способ заключается в том, что нить ДНК из нуклеотидов проходит через нанопоры специально созданного белка. Он идентифицирует отдельные единицы, а искусственный интеллект декодирует получаемую информацию. Эксперименты показали, что технология работает – из всех испытанных 77 комбинаций 11 нуклеотидов была дифференцирована каждая.

Эта разработка, по словам авторов, также устранила недостаток всей системы хранения — вдвое ускорила запись данных, которая обычно происходила очень медленно. Работа приближает человечество к тому, чтобы сделать искусственную ДНК эффективной и повсеместно используемой системой для хранения данных.

Подписываясь на рассылку вы принимаете условия пользовательского соглашения