Przełom w magazynowaniu danych w DNA

Jeden gram DNA mógłby pomieścić spokojnie całego Facebooka. Powstała nowa technika zapisu danych

Chińscy naukowcy zademonstrowali nowy sposób przechowywania danych – opracowali technikę syntezy i sekwencjonowania DNA wykorzystującą pojedynczą elektrodę. Oznacza to, że sam proces zapisu danych na DNA będzie szybszy i tańszy, co zwiększa szanse na komercjalizację tej technologii.

Wykorzystanie DNA jako nośnika pamięci nie jest nowością – Richard Feynman zaproponował to już w 1959 r. Już sama konstrukcja DNA sprawia, że idealnie nadaje się do przechowywania danych – i to o ogromnej gęstości pamięci. Szacuje się, że DNA może przechowywać informacje z gęstością 455 eksabajtów na gram. Dla porównania – przeciętny dysk twardy o masie 720 g i pojemności 20 TB cechuje gęstość zapisu na poziomie 0,027 TB na gram.

Zapis danych w DNA wydaje się być technologią, która szeroko otworzy wiele drzwi, nie tylko tych związanych z przechowywaniem danych. Naukowcy z Southeastern University opracowali zupełnie nowy sposób przetwarzania DNA i opatentowali tzw. SlipChip.

Przełom w magazynowaniu danych w DNA

SlipChip to mała komora z licznymi ścieżkami i kanałami, które pozwalają na kontrolowane interakcje między różnymi związkami chemicznymi wymaganymi do syntezy i sekwencjonowania DNA. SlipChip zawiera pojedynczą złotą elektrodę, którą może cechować jeden z dwóch stanów: brak kontaktu z DNA lub kontakt i jego sekwencjonowanie.

Czytaj też: DNA jako nośnik pamięci. Komercjalizacja coraz bliżej

Dotychczasowe metody przechowywania danych w DNA obejmowały skomplikowane manipulacje na każdym etapie i ręczne operacje między nimi. Ryzyko popełnienia błędu jest wysokie, odczynniki drogie, a szanse na komercjalizacje niewielkie.

Nowa technika rozwiązuje kilka problemów. Nie potrzeba dużego i nieporęcznego sprzętu przetwarzania DNA, a samo sekwencjonowanie można przeprowadzać automatycznie, co zmniejsza liczbę błędów. Całość jest zamknięta w SlipChip, czyli systemie przechowywania i syntezy DNA typu SOC. Naukowcy mówią nawet o przełomie typu rewolucji przemysłowej w badaniach nad przechowywaniem danych w DNA.

Eksperymentalny SlipChip

Aby udowodnić, że ich technika działa prawidłowo, uczeni zapisali motto Southeastern University („Rest in the highest excellence!”) w postaci danych binarnych, zakodowanych w zasadach azotowych tworzących DNA (ATCG). W ten sposób uzyskano dokładność na poziomie 87,22%. Po dodaniu odpowiednich algorytmów odpowiadających za korekcję błędów, osiągnięto upragnioną dokładność 100%.

Reklama

Proces wymaga usprawnienia, bo sam w sobie jest dość powolny. Naukowcom udało się osiągnąć prędkość zapisu i odczyty danych na poziomie ok. 0,5 bajta na sekundę (przy użyciu jednej elektrody). Zwiększając liczbę elektrod do czterech, zapis i odczyt 20 bajtów danych zajmował ok. 14 godzin, co daje średnio 1,43 bajta na godzinę. Jest duża przestrzeń na postęp.

Czas dysków twardych opartych na DNA dopiero nadejdzie i naukowcy uważają, że do rewolucji dojdzie jeszcze w tym wieku.