В ДНК можно сохранять сотни тысяч терабайтов; проблема — в считывании

В Швейцарской высшей технической школе разработали метод записи данных в ДНК и думают над способом избирательного считывания, но вряд ли в скором времени этот вид памяти будет широко использоваться — это было бы дороговато. 

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы объявила об открытии возможности сохранения информации в ДНК на срок не меньше двух тысяч лет; идет работа над файловой системой, которая позволит выполнять поиск по данным в столь необычном хранилище.

По словам ученых, в ДНК можно было бы сохранять целые библиотеки исторических текстов и правительственных документов или полные архивы коммерческих компаний, и все это в объеме капли жидкости.
Представляя свою разработку на конференции Американского химического общества, исследователи отметили, что у ДНК есть два важных преимущества перед жесткими дисками и другими электронными носителями: малые размеры и огромная долговечность.

В ходе презентации исследователи указали на недостатки современных электронных средств хранения. К примеру, внешний жесткий диск размером с книгу карманного формата может сохранить 5 Тбайт данных на срок примерно до 50 лет.

«В средние века в Европе монахи записывали сведения для потомков в книгах, и часть из них дошла до наших дней, — напомнил Роберт Грасс, профессор Швейцарской высшей технической школы. — Теперь же мы сохраняем информацию на жесткие диски, которые изнашиваются всего за несколько десятков лет».

В ничтожном фрагменте ДНК теоретически можно сохранить больше 300 тыс. Тбайт. Как отметили исследователи, археологические находки показали, что расшифровке поддается ДНК возрастом даже в сотни тысяч лет.
«Уже вскоре после открытия структуры ДНК стало понятно, что язык ее кодирования очень похож на двоичный код, используемый в компьютерах, — продолжил Грасс. — На жестком диске данные представлены нулями и единицами, а в ДНК это четыре нуклеотида — А, Г, Ц, Т».

Команда под руководством Грасса закодировала в ДНК 83 Кбайт текста: Федеративную хартию Швейцарии и трактат Архимеда «Метод теорем механики». Исследователи заключили ДНК в кварцевые шарики и нагревали их до 70 °C в течение недели, что, по их словам, соответствует хранению в течение 2000 лет при температуре +10 °C. Когда данные раскодировали, ошибок в них не было.

Ученые опубликовали доклад в журнале Nature, сообщив, что с помощью их метода данные в ДНК можно сохранить на десятки тысяч лет. Было показано, что в ДНК в объеме примерно чашки можно записать по меньшей мере 100 млн часов видео высокой четкости.

Считывание из ДНК — относительно простая процедура, а вот процесс записи сопряжен с трудностями. Проблемы две: во–первых, с помощью доступных на сегодня методов можно синтезировать лишь короткие нити ДНК; во–вторых, и считывание, и запись чреваты ошибками, особенно при повторении одной и той же буквы основания в последовательности.
Швейцарские ученые предложили способ, с помощью которого ДНК можно сохранять в течение длительных периодов времени, а теперь пытаются создать файловую систему, которая позволит избегать ошибок чтения и записи.

«Вот что такое ДНК–память: это капля жидкости с плавающими в ней молекулами, на которых закодирована информация, — пояснил Грасс. — Сейчас у нас есть только возможность считать сразу все, что есть в этой капле. Но я не могу выбрать конкретное место капли и получить только один файл».
Исследователи работают над способами маркировки фрагментов информации в нитях ДНК, чтобы по ним можно было выполнять поиск.

Как и многие технологии на начальной стадии развития, ДНК–хранение будет обходиться недешево. По словам Грасса, кодирование и сохранение всего нескольких мегабайтов стоит несколько тысяч долларов, так что у потребителей пока не будет возможности купить себе домашний ДНК–накопитель.