За последние несколько лет, ученые расшифровали геном мамонта и лошади возрастом 700 000 лет, используя фрагменты ДНК, извлеченные из окаменелых останков. ДНК точно сохраняется намного дольше, чем организмы, для которых она несет в себе генетические коды. Компьютерные ученые и инженеры мечтали сдерживать миниатюризации и стабильность ДНК для хранения цифровых данных. Они хотят, чтобы закодировать все эти нули и единицы в молекулах а, ц, Г И Т, которые образуют винтовую лестницу полимера ДНК и достижения последнего десятилетия в области синтеза и секвенирования ДНК привели к серьезному прорыву. Недавние эксперименты показали, что в один прекрасный день мы сможем закодировать цифровую весь информационный мир несколько литров ДНК и прочитать ее еще раз после тысячи лет.
Проценты от Microsoft и других технологических компаний, что увеличивает напряженность в этой области. В прошлом месяце Microsoft исследования объявил, что собирается оплачивать стартап в области синтетической биологии Твист Бионаука определенную сумму, чтобы создать 10 миллионов последовательностей ДНК, разработанная компьютерщиками из Microsoft для хранения данных. Ведущий производитель памяти мкм технологии также финансирует исследования хранение данных в ДНК, чтобы определить, является ли система на основе нуклеиновых кислот для расширения границ электронной памяти. Такой приток денег и интерес может постепенно сокращать непомерные расходы и сделать хранение данных в ДНК в десять лет, говорят исследователи.
Люди генерируют гораздо больше, чем 16 триллионов гигабайтов цифровой информации к 2017 году, и многое из этого нужно будет создать резервную копию. Правовые, финансовые и медицинские данные, а также, конечно, мультимедийных файлов. Сегодня данные хранятся на жестких дисках, оптических приводах в энергоемких центров обработки данных размеров склада. В лучшем случае эти данные хранятся в тридцать лет, в худшем — несколько. Кроме того, пишет научно-исследовательский вычислительный архитектор Майкрософт кэрин Штраус, «мы производим гораздо больше данных, чем времени индустрии по производству устройств для хранения, и прогнозы показывают, что этот разрыв будет расти».
А теперь добавим ко всей этой ДНК. Она живет в веках, если Вы храните его в сухом прохладном месте. Теоретически с его помощью можно упаковывать миллиардов гигабайт данных в объеме кубика сахара. Магнитная лента, плотной среде современного хранения данных, 10 гигабайт поместится в тот же объем пространства. «ДНК-это невероятно плотные, прочные и энергонезависимые носители информации,» говорит Olgica Миленкович, профессор электротехники и вычислительной техники Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн.
Все потому, что каждая из четырех молекул строение — аденин (а), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T) является кубический нанометр в объеме. С помощью системы кодирования, например, в которой a представляет битов «00», с «01» и так далее — ученые могут принять ряд нулей и единиц, которые образуют цифровых данных-файла, и создание ДНК-цепь, которая содержит изображение или видео. Конечно, техника вещественным кодированием гораздо сложнее, чем мы здесь вам написал. Синтез конструкции цепи ДНК-это процесс записи данных. Затем ученые смогут читать их, цепь Секейра.
Церковь генетик Гарвардского университета Джордж основал это направление исследований в 2012 году, закодированные 70 миллиардов экземпляров книги — миллион гигабит — на кубический миллиметр дна. Спустя год, ученые из Европейского Института биоинформатики показали, что можно читать, без единой ошибки, 739 килобайт данных ДНК заключенных.
В прошлом году несколько команд ученых показали полностью функционирующей системы. В августе ученые Э. т. ч Цюрихе капсулированные синтетической ДНК в стекло, подвергся условиях, имитирующих по прошествии 2000 лет, и он перестроил закодированных данных. Параллельно с этим, Миленкович и ее коллеги сообщили, сохранение страниц Википедии силами шести американских университетов в ДНК — последовательности, уделяя особое «адрес» — выборочно читать и редактировать частей письменного текста. Случайный доступ к данным очень важен, чтобы избежать необходимости последовательность целую книгу прочитал только один абзац», — говорит Миленкович.
В апреле, Штраус и ученых Селиг Джордж и Луи Корпус из Вашингтонского университета сообщили, что смогли записать три изображения файл в несколько десятков килобайт, 40 000 цепочек ДНК, с использованием фирменной схемы кодирования, а затем рассматривать их по отдельности, не делая ошибок. Работы они представили в апреле на конференции Ассоциации вычислительной техники. При помощи 10 миллионов цепочек, которые Microsoft покупает у закрутки биологию план ученых доказать, что данные ДНК могут храниться в гораздо больших масштабах. «Наша цель-продемонстрировать конечной системы, в которой мы кодируем файлы, ДНК, молекул, хранить их в течение длительного времени, а затем восстановлена, sequenase ДНК», — говорит Штраус. — Начиная с задней биты и биты».
Производитель памяти Micron изучения ДНК-технология посткраниального скелета. Компания финансирует работу Церкви и учеными Университета штата Айдахо, чтобы создать ошибка хранения данных в ДНК. «Рост затрат на хранение данных будет поощрять альтернативные решения и сохраняющиеся в ДНК является одним из наиболее перспективных решений», — говорит Gurtej Санду, директор департамента развития новейших технологий в ЦМТ.
Ученые все еще ищут способы, чтобы уменьшить ошибки в кодировании и декодировании данных. Но основная технология уже на земле. Так что мешает нам перейти от хранилищ данных размером с обувную коробку к стеклу капсулы ДНК? Стоимость. «Процесс записи в миллион раз дороже», — говорит Селиг.
И вот почему: создание ДНК участвует понижение молекул нанометровых размеров с высокой точностью является сложной задачей. И хотя стоимость секвенирования упала из-за стремительно растущим спросом на эту услугу, синтез ДНК не было таких драйверов на рынке. Миленкович заплатили около 150 долларов, чтобы создать ряд 1000 нуклеотидов синтезируется. Секвенирование одного миллиона нуклеотидов стоит около цента.
Интерес в хранилища данных от Microsoft и Fujitsu могут быть только толчком, который необходим для начала снижения затрат, — говорит Селиг. Умная инженерия и новые технологии, такие как микрофлюидных нанопористых и секвенирования ДНК, которые помогают снизить и ускорить процесс, а также будет способствовать. Сейчас проходит несколько часов последовательно несколько сотен пар нуклеотидов — и дней на их синтез, используя большое оборудование. Я желаю что я мог бы потратить все это в небольшую коробку, иначе преимущество в плотности хранения данных будут потеряны.
Если это работает, Штраус воображает появление компаний, предлагающих услуги для хранения архивных ДНК в следующем десятилетии. «Вы можете открыть браузер и загружать файлы на свой сайт или получить ваши байты обратно, как облако», — говорит она. Или вы можете купить диск ДНК жесткого диска.
В один прекрасный день мы сможем закодировать всю информацию из мира в несколько литров ДНК
Илья Хель
