Ученые сделали хранение данных в ДНК реальностью

Исследователи из EMBL-European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) создали способ хранения данных в форме ДНК — материала, который сохраняется десятки тысяч лет. Новый метод, опубликованный в журнале Nature, позволяет хранить как минимум 100 миллионов часов видео в высоком разрешении в объеме, примерно равном чашке ДНК.

В мире существует огромное количество цифровой информации — около трех зеттабайт (3000 миллиардов миллиардов байт), и постоянный приток нового цифрового контента создает серьезную проблему для архивистов. Жесткие диски дороги и требуют постоянного электропитания, а даже лучшие архивные материалы, не требующие питания, такие как магнитная лента, деградируют в течение десятилетия. Это растущая проблема в науках о жизни, где огромные объемы данных, включая последовательности ДНК, составляют основу научных записей.

Чтение ДНК довольно просто, но запись до сих пор была главным препятствием для реализации хранения данных в ДНК. Есть две проблемы: во-первых, современными методами можно производить только короткие цепочки ДНК. Во-вторых, как запись, так и чтение ДНК подвержены ошибкам, особенно когда повторяется одна и та же "буква" ДНК.

Исследователи создали код, который решает обе проблемы:

• Код использует только короткие цепочки ДНК.
• Схема кодирования исключает повторение одной и той же "буквы".
• Информация разбивается на множество перекрывающихся фрагментов с индексацией, указывающей на положение фрагмента в общем коде.
• Для сбоя потребовалась бы одна и та же ошибка в четырех разных фрагментах, что маловероятно.

Для проверки метода ученые закодировали в ДНК несколько файлов:

• .mp3 речи Мартина Лютера Кинга "У меня есть мечта".
• .jpg фотографию EMBL-EBI.
• .pdf знаменитой статьи Уотсона и Крика "Молекулярная структура нуклеиновых кислот".
• .txt файл со всеми сонетами Шекспира.
• Файл с описанием метода кодирования.

Компания Agilent Technologies, Inc. синтезировала ДНК на основе закодированной информации. Полученный образец, похожий на крупинку пыли, отправили в EMBL-EBI, где исследователи смогли секвенировать ДНК и безошибочно декодировать все файлы.

Хотя предстоит решить множество практических вопросов, присущие ДНК высокая плотность записи и долговечность делают ее привлекательным носителем информации. Следующим шагом станет совершенствование схемы кодирования и изучение практических аспектов для создания коммерчески жизнеспособной модели хранения данных в ДНК.