Группа исследователей из Технического университета Эйндховена (Нидерланды) предложила новую технологию хранения информации при помощи ДНК. Предполагается, что результаты работы приведут к появлению дата-центров нового поколения, обладающих сверхвысокой плотностью записи данных и занимающих при этом небольшую площадь. Развёртывание таких ЦОД может начаться в течение пяти–десяти лет.
Идея использования нитей ДНК для хранения данных возникла в 1980-х годах, но в то время практическая реализация была слишком дорогой и сложной. Технически это стало возможным три десятилетия спустя, когда синтез ДНК начал набирать обороты.
Капсулы с флуоресцентными метками. Источник изображения: Технический университет Эйндховена
Рассматриваемый принцип теоретически позволяет хранить огромные массивы информации в компактных устройствах. К примеру, до 215 Пбайт данных можно упаковать в решение размером с обувную коробку. В перспективе плотность записи можно удвоить. Ещё одно преимущество подхода — долговечность: ДНК при правильных условиях потенциально может сохраняться в течение миллионов лет. Наконец, для обслуживания таких систем требуется гораздо меньше энергии, что крайне важно в случае крупных дата-центров.
Однако есть сложности: запись данных в ДНК и их считывание — кропотливые и дорогостоящие процессы, которые могут повредить саму ДНК и привести к ошибкам. Новое исследование позволяет частично решить проблемы.
В настоящее время получение данных из ДНК осуществляется с помощью полимеразной цепной реакцией (ПЦР). Нити ДНК, содержащие информацию, свободно плавают в своего рода «супе». Для получения определённого файла подаётся праймер, инициирующий ПЦР. После этого ДНК копируется миллионы раз, чтобы система могла найти её и считать информацию. Однако этот процесс ухудшает исходные данные при каждом считывании; кроме того, крайне сложно получить сразу несколько файлов.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи заключают ДНК в микрокапсулы, состоящие из белков и полимера — в каждой такой капсуле находится один файл. При нагревании выше 50 °C капсулы запечатываются: это означает, что качество исходного файла не ухудшается при каждом чтении, что значительно снижает количество ошибок. Более того, учёные говорят, что система смогла считывать до 25 файлов одновременно. Чтобы упростить поиск, специалисты присвоили каждому файлу флуоресцентную метку, а каждой капсуле — свой цвет, что позволяет классифицировать, разделять и сортировать данные.
Источники:
