Kluczowe dania na wynos
- Naukowcy znaleźli sposób na rozszerzenie zdolności DNA do przechowywania informacji.
- Jest to część wysiłków zmierzających do wykorzystania DNA do przechowywania danych komputerowych.
-
Dane przechowywane w magazynie DNA mogą być potencjalnie odzyskane po tysiącach lat.
Być może pewnego dnia będziesz w stanie zastąpić dysk twardy urządzeniem pamięci masowej wykonanym z DNA i może to być długotrwały sposób przechowywania informacji.
Naukowcy opracowali niedawno metodę rozszerzenia przechowywania danych DNA poprzez sztuczne rozszerzenie alfabetu DNA. Jest to część szeroko zakrojonych wysiłków mających na celu wykorzystanie DNA do przechowywania informacji komputerowych.
„DNA jest milion razy gęstsze niż najgęstsze cyfrowe urządzenie pamięci masowej” – powiedział Lifewire Luis Ceze, profesor informatyki i inżynierii, który bada przechowywanie DNA na Uniwersytecie Waszyngtońskim.
Długotrwała pamięć masowa
DNA zawiera cztery substancje chemiczne – adeninę, guaninę, cytozynę i tyminę – często określane przez inicjały A, G, C i T. Tworzą one słynną podwójną helisę w kombinacje, które naukowcy mogą rozszyfrować lub zsekwencjonować. Naukowcy rozszerzyli już i tak szeroką pojemność przechowywania informacji DNA, dodając siedem syntetycznych zasad nukleinowych do istniejącego czteroliterowego zestawu.
„Wyobraź sobie angielski alfabet”, powiedziała Kasra Tabatabaei, naukowiec z Beckman Institute for Advanced Science and Technology i współautorka tego badania, w komunikacie prasowym. „Gdybyś miał tylko cztery litery, mógłbyś utworzyć tylko tyle słów. Jeśli miałbyś pełny alfabet, mógłbyś tworzyć nieograniczone kombinacje słów. Tak samo jest z DNA. Zamiast konwertować zera i jedynki na A, G, C i T, możemy zamienić zera i jedynki na A, G, C, T i siedem nowych liter w alfabecie przechowywania."
Zespół badawczy był pierwszym, który użył chemicznie zmodyfikowanych nukleotydów do przechowywania informacji w DNA, ale musieli znaleźć nowy sposób ich interpretacji. Połączyli uczenie maszynowe i sztuczną inteligencję (AI), aby opracować metodę przetwarzania odczytu sekwencji DNA w celu wykrywania zmodyfikowanych chemikaliów z naturalnych.
"Próbowaliśmy 77 różnych kombinacji 11 nukleotydów, a nasza metoda była w stanie doskonale rozróżnić każdy z nich", Chao Pan, doktorant na University of Illinois Urbana-Champaign i współautor tej badania, powiedział w komunikacie prasowym. „Struktura głębokiego uczenia jako część naszej metody identyfikacji różnych nukleotydów jest uniwersalna, co umożliwia uogólnienie naszego podejścia do wielu innych zastosowań”.
Jednym z atutów DNA jako nośnika pamięci jest jego trwałość. „Pomyśl o tysiącach lat – pamiętaj o starożytnym DNA, które zostało znalezione” – powiedział Ceze.
DNA nigdy nie stanie się przestarzałe.
Naukowcy mogą sekwencjonować skamieniałe nici, aby odkryć historie genetyczne i tchnąć życie w dawno utracone krajobrazy.
„W czasach, gdy stoimy w obliczu bezprecedensowych wyzwań klimatycznych, znaczenie zrównoważonych technologii przechowywania jest nie do przecenienia” – powiedziała Olgica Milenkovic, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej oraz współautorka badania. Informacja prasowa. „Pojawiają się nowe, ekologiczne technologie rejestracji DNA, które sprawią, że przechowywanie molekularne będzie jeszcze ważniejsze w przyszłości”.
Przechowywanie wszystkich naszych rzeczy
DNA może być idealnym miejscem do przechowywania rosnących danych ludzkości. Niedawny raport szacuje, że w 2020 r. ludzie wygenerowali dane odpowiadające 400 miliardom terabajtów lub 40 „pudełkom po butach” przechowywania danych DNA.
Praktyka przechowywania informacji w DNA zbliża się do rzeczywistości. „Dla przechowywania niewielkich cennych danych, DNA jest dziś wykonalne – pomyśl o setkach MB” – powiedział Ceze.
Piętnaście firm i instytucji technologicznych w zeszłym roku zawarło sojusz w celu ulepszenia przechowywania danych DNA. Microsoft powiedział, że zademonstrował w pełni zautomatyzowany system zdolny do przechowywania i pobierania danych z DNA; firma przechowała również 1 GB danych w DNA i odzyskała je.
Ale Ceze przewiduje, że minie 5-10 lat, zanim DNA będzie mogło konkurować z popularnymi rozwiązaniami do tworzenia kopii zapasowych, takimi jak optyczne dyski twarde. W ciągu ostatnich trzech lat nastąpiła eksplozja zainteresowania technologią, „DNA nigdy się nie zestarzeje” – powiedział Ceze. „Istnieje naturalna »szczelina powietrzna«, która jest pożądana ze względu na bezpieczeństwo. [Ale] są to bardzo pożądane właściwości przy długotrwałym przechowywaniu”.
