Нова ера зберігання даних: Китай презентував революційний ДНК-принтер, що змінює принципи зберігання інформації
Китайська академія наук нещодавно представила першу у світі струйну систему ДНК-печати, що працює за принципом «рухомого шрифта». Ця інноваційна технологія обіцяє стати справжнім проривом у галузі зберігання даних, кардинально прискоривши процес запису інформації і суттєво зменшивши витрати.
Пристрій під назвою «Бі Шєн-1», що займає приблизно шість квадратних метрів, здатен з високою точністю кодувати дані в форматі генетичного матеріалу. Науковці стверджують, що це досягнення може стати вирішенням проблеми, пов’язаною із зростаючими обсягами даних у світі. За прогнозами, до 2028 року обсяг глобальних даних досягне 394 зеттабайт, що призведе до перевантаження традиційних кремнієвих носіїв. На тлі зростаючих енергозатрат і фізичних обмежень ці технології вже не можуть впоратися з таким напруженням.
ДНК як новий носій інформації
ДНК, яку часто називають «планом життя», довгий час залишається об’єктом досліджень завдяки своїй природній здатності зберігати величезні обсяги інформації. Науковці можуть кодувати дані у послідовностях ДНК, підбираючи двійковий код (0 і 1) до чотирьох нуклеотидних основ (A, T, C, G). Унікально, що всього один кілограм ДНК здатний зберігати всю існуючу інформацію на протязі століть.
Проте традиційні методи зберігання даних на основі ДНК зазвичай пов’язані із необхідністю синтезу довгих ланцюгів ДНК для кожного фрагмента даних, що робить процес повільним і витратним. Це також ускладнює повторне використання загальних елементів даних.
Інновації на основі давнього мистецтва
Натхненні стародавнім методом китайської друкарства XI століття, дослідники розробили систему, яка передбачає попереднє створення коротких фрагментів ДНК (по 24 пари основ) для повторного використання як «літер». Ці блоки можна зберігати в плазмідах in vitro та навіть у живих організмах, наприклад у бактеріях E. coli, що дає змогу просто реплікувати фрагменти через розмноження бактерій.
В експериментах, описаних у журналі *Advanced Science*, новий пристрій зміг надрукувати 168 000 ДНК-букв за п’ять годин, використовуючи багатостадійний ферментативний метод. В результаті було збережено 43,7 КБ даних з чотирьох файлів, включаючи фото та коротке відео, зі швидкістю 4 байти на секунду. Для порівняння, кращі комерційні ДНК-синтетизатори на ринку сьогодні працюють зі швидкістю всього 0,49 байта на секунду.
Посилання на новітні технології дозволяє знизити витрати на зберігання даних у форматі ДНК до 122 доларів за мегабайт, у той час як традиційні методи все ще коштують до 3260 доларів за мегабайт.
Перспективи розвитку ДНК-хранилищ
Дослідники вважають, що ДНК-принтер стане основою масштабованої екосистеми зберігання даних, яка знаходитиме застосування у медичних архівах, системах відеоспостереження та збереженні культурної спадщини. Чэнь Фей з Пекінського інституту геноміки вважає, що «завдяки високій щільності, довговічності, низькому енергоспоживанню і стійкості до збоїв, ДНК-хранилища прекрасно підходять для рідко використовуваних даних, які складають близько 80% всього масиву інформації».
У планах розробників є створення наступного покоління системи — «Бі Шєн-2», яка буде компактнішою. Вони ставлять собі мету знизити вартість до «центів за мегабайт» і збільшити обсяг до одного терабайта. Таким чином, революція у зберіганні даних, в основі якої лежить ДНК, стає все більш реальністю, одночасно пропонуючи інноваційні рішення для вирішення сучасних викликів у світі інформації.
