В условиях стремительно растущего объема цифровой информации ученые из Пекинского университета предложили инновационное решение проблемы хранения данных — использование ДНК как высокоплотного носителя информации. Разработанная ими технология «эпи-битов» позволяет записывать огромные объемы данных с помощью ферментативного метилирования. Этот метод имеет огромный потенциал благодаря высокой плотности, стабильности и экономической эффективности, что делает ДНК одним из самых перспективных инструментов для хранения информации в будущем.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, демонстрирует принципиально новый подход к молекулярному хранению данных. В отличие от традиционного синтеза нуклеотидов de novo, который является сложным и дорогостоящим, метод «эпи-битов» использует эпигенетические модификации, позволяющие кодировать данные посредством избирательного метилирования цитозинов в ДНК. Это решение делает процесс более быстрым, масштабируемым и дешевым.
Преимущества метода хранении данных
- Уникальная плотность хранения: Один грамм ДНК способен вместить 215 000 терабайт данных, что эквивалентно 10 миллионам часов видео высокой четкости.
- Экономическая эффективность: Новый метод обходится дешевле благодаря устранению необходимости синтеза новых последовательностей.
- Долговременная стабильность: ДНК может сохранять информацию на протяжении тысячелетий, не теряя качества данных.
- Скорость и масштабируемость: Параллельная сборка ДНК позволяет ускорить запись данных.
Метод был успешно протестирован на автоматизированной платформе, где исследователи закодировали 275 000 бит данных на пяти шаблонах. Среди данных, записанных с использованием эпигенетического метода, — изображения высокого разрешения белого тигра и панды.
Как работает метод «эпи-битов»
1. Метилирование: Данные кодируются с помощью эпигенетического метилирования цитозинов в последовательностях ДНК.
2. Сборка фрагментов: ДНК-кирпичики, представляющие собой предварительно синтезированные фрагменты, направляются к определенным местам на шаблоне.
3. Кодирование 1 и 0: Каждое метилированное (1) или неметилированное (0) основание кодирует бит данных.
4. Чтение информации: Данные считываются с помощью устройств секвенирования на основе нанопор.
Этот подход позволяет обойти ограничения традиционных методов, значительно увеличивая скорость и точность записи. Частота ошибок при чтении данных составила всего 1,42%, что демонстрирует высокую надежность технологии.
Перспективы и применение
Технология «эпи-битов» предлагает неограниченные возможности для хранения данных в самых разных сферах:
- Архивирование информации в научных и медицинских учреждениях.
- Хранение больших объемов данных для компаний и облачных платформ.
- Индивидуальное использование для персонализации хранения данных.
На платформе iDNAdrive, созданной исследователями, 60 добровольцев из академических кругов уже протестировали метод, успешно записав около 5000 бит информации. В будущем данный метод может стать основой для глобальных решений в области хранения данных, предлагая компактные, долговечные и экономичные альтернативы современным технологиям.
Технология «эпи-битов» является значительным шагом вперед в развитии молекулярных технологий хранения данных. Использование ДНК как носителя информации открывает новые горизонты в управлении данными, позволяя хранить терабайты данных в минимальном объеме. Эти разработки могут радикально изменить представление о хранении данных, сделав его более доступным и экологически устойчивым.
А затем «Добавить на главный экран».