Дослідники з Університету Міссурі повідомили про прогрес у розробці накопичувача даних на основі ДНК, який, за їхніми словами, здатний зберігати, стирати та перезаписувати інформацію багаторазово. Якщо технологія виправдає покладені на неї очікування, вона може стати альтернативою сучасним енергоємним центрам обробки даних.
Молекулярна стабільність як основа нового підходу до зберігання даних
На відміну від звичайних жорстких дисків або хмарних сховищ, що покладаються на магнітні чи твердотільні носії, новий підхід використовує молекулярну стабільність ДНК. Науковці стверджують, що ДНК забезпечує надзвичайно високу щільність зберігання та довговічність, що може зробити такі пристрої практичними та енергоефективними порівняно з нинішніми дата-центрами.
«ДНК — це неймовірна молекула: вона зберігає «план» усього живого у крихітній, стабільній формі», — зазначив Лі-Цюнь Гу, професор хімічної та біомедичної інженерії інженерного коледжу університету. — «Ми хотіли з’ясувати, чи можливо зберігати та перезаписувати інформацію на молекулярному рівні швидше, простіше та ефективніше, ніж будь-коли раніше».
Фреймшифтне кодування та нанопорові сенсори
Деталі процесу запису залишаються обмеженими, однак у відповідній науковій статті описано метод фреймшифтного кодування (frameshift encoding): бінарна інформація перетворюється на послідовності нуклеотидів, з яких потім синтезуються ланцюги ДНК. Для зчитування дослідники поєднали компактний електронний пристрій із нанопоровим сенсором.
Коли ДНК проходить крізь нанопору, прилад фіксує незначні зміни електричного сигналу, які потім інтерпретуються програмним забезпеченням — послідовності A, C, G і T перетворюються назад у двійковий код. Така комбінація молекулярного кодування та електронного зчитування покликана забезпечити функцію перезапису у форматі, що нагадує звичний жорсткий диск.
Перезаписуваність як ключова перевага
Попри захоплення, підхід поки що залишається переважно теоретичним. Дослідники стверджують, що він міг би слугувати довгостроковою альтернативою енергоємним сховищам, але мініатюрного, готового до використання пристрою продемонструвати ще не вдалося. Технічні характеристики прототипу, показники продуктивності та строки виходу на ринок не оприлюднено — питання швидкодії, надійності та вартості залишаються відкритими.
Принципова відмінність від попередніх систем — у можливості перезапису. Раніше ДНК-сховища були переважно архівними: дані можна було записати, але не легко змінити. Автори визнають, що зменшення ДНК-накопичувача до розмірів USB-флешки є радше довгостроковою метою, ніж найближчою реальністю. Порівняння з хмарними або комерційними жорсткими дисками поки залишаються умоглядними, а практичне впровадження може потребувати багатьох років інженерних розробок і перевірок.
Контекст: десятиліття досліджень і рекордні показники щільності
Нинішній прорив спирається на десятиліття досліджень у сфері зберігання даних на основі ДНК — зокрема, на роботи за участю MIT, Університету Вашингтона та Microsoft. Відрізняє цю розробку задекларована комбінація простоти, швидкості та можливості перезапису.
Технологія ДНК-зберігання загалом обіцяє мільярди терабайт у мікроскопічних обсягах із терміном зберігання, що вимірюється сторіччями. Так, компанія Atlas Data Storage нещодавно анонсувала плани зберігати 13 ТБ цифрової інформації в об’ємі, порівнянному з краплею води.
Висока вартість залишається головним бар’єром
Попри вражаючі технічні перспективи, ДНК-зберігання поки що залишається надзвичайно дорогим. Французький стартап Biomemory продає картки ємністю 1 КБ парами за 1000 доларів. Таким чином, зберігання лише 5 МБ даних обійшлося б приблизно у 5 мільйонів доларів — що робить технологію практично недосяжною для індивідуальних користувачів у її нинішньому вигляді.
