Команда американских исследователей успешно продемонстрировала, что хранение данных в ДНК может выдерживать распад в течение периода до 2 тысяч лет, тем самым доказывая, что мы можем найти удачные решения на основе структуры ДНК для хранения цифровых данных и информации вместо обычных жёстких дисков, которые выходят из строя спустя несколько десятилетий.
Учёные, занимающиеся изучением возможностей использования структур ДНК для архивации и хранения данных, готовы представить ошеломляющие результаты своей работы на 250-й Национальной сессии Американского химического общества.
Вот как выполнялся их эксперимент:
- Роберт Грасс с командой исследователей закодировали в ДНК 83 килобайт текста, включающего швейцарскую Федеральную хартию 1291 года и метод Архимеда 10-го века.
- Исследователи поместили ДНК в сферы из двуокиси кремния перед тем, как нагревать их до температуры 70° C в течение недели. Это соответствовало хранению их в течение 2 тысяч лет при температуре 10° С.
- После удаления ДНК из кремнезёмных сфер исследователи раскодировали ДНК. Все данные были в сохранности – без каких-либо ошибок.
В целом ДНК имеет значительные преимущества по сравнению с жёсткими дисками. В то время как современные внешние жёсткие диски способны хранить до 5 терабайт данных, одна лишь часть ДНК в теории имеет возможность хранить более 300 тысяч терабайт данных. Более того, современные археологические находки доказывают, что ДНК давностью сотен тысяч лет всё ещё могут быть упорядочены в наши дни, доказывая долговечность реального мира.
«Если вернуться в средневековые времена в Европе, там были монахи, писавшие книги, чтобы передать информацию в будущее, и некоторые из этих книг ещё существуют», — говорит д-р Роберт Грасс.
«Сегодня мы сохраняем информацию на жёстких дисках, которые изнашиваются в течение нескольких десятилетий».
Чтобы подчеркнуть, насколько ограничены и уязвимы жёсткие диски, известный как «один из отцов интернета» Винт Серф предупредил о приближении «цифрового мрачного средневековья».
«Мы беспечно швыряем все наши данные в то, что может стать информационной чёрной дырой, не осознавая этого», — сказал он в феврале 2015.
«Язык», заложенный в ДНК сродни двоичному коду, используемому в настоящее время в компьютерах, подтвердил доктор Грасс. Если для представления информации на жёстком диске сравниваются 0 и 1, то код ДНК, говорит исследователь, запечатлён в последовательностях четырёх химических нуклеотидов, в частности — A, C, T и G.
Важно, что ДНК позволяет упаковать намного больше данных в меньшем – микробного уровня объёме пространства – и хранить их гораздо дольше, чем обеспечивают современные методы.
Доктор Грасс и его команда успешно демонстрируют потенциал ДНК для хранения данных в течение длительного периода времени, но они уже решают и следующую задачу — проблему индексации и поиска конкретных данных в цепи ДНК.
«В хранилище ДНК у вас есть капля жидкости, содержащая плавающие молекулы с закодированной информацией, — говорит Грасс. — Прямо сейчас мы можем прочитать всё, что в этой капле. Но я пока не могу находить конкретное место в этой капле и прочитать отдельный файл».
Команда исследователей уже разрабатывает методы маркировки определённых кластеров информации в цепочках ДНК для того, чтобы их легко было найти.
Существенным недостатком метода, как и для большинства новых технологий на ранних стадиях своего развития, является высокая стоимость хранения данных в ДНК. Сегодня потребуются тысячи долларов, чтобы закодировать и хранить несколько мегабайт данных, говорит Грасс. Пока далеко то время, когда технология хранения данных на основе ДНК войдёт в обиход в потребительской технике, но это откроет потрясающие перспективы.
В одной капле ДНК может сохранить целые архивы древних текстов; современные правительственные документы и даже снимки с данными Википедии.