Революция в хранении данных: Китайская академия наук представила уникальную ДНК-печать
Китайская академия наук осуществила прорыв в области хранения информации, представив первую в мире струйную систему ДНК-печати по принципу «подвижного шрифта», которая обещает радикально изменить будущее хранения данных. Новый аппарат под названием «Би Шэн-1», занимающий около шести квадратных метров, способен записывать данные в генетический материал с высокой скоростью и точностью, что может стать решением на фоне надвигающегося кризиса хранения данных.
В соответствии с прогнозами, к 2028 году объем глобальных данных достигнет астрономической цифры в 394 зеттабайта. В то время как традиционные кремниевые носители информации уже не справляются с возросшими нагрузками и высоким потреблением энергии, ученые все больше обращаются к альтернативным носителям, среди которых выделяется ДНК — природный носитель информации.
Исследования показывают, что ДНК может быть использована как оцифрованный формат. Информация в ней кодируется с помощью последовательностей нуклеотидов (A, T, C, G), позволяя хранить невероятные объемы данных. Один килограмм ДНК способен вмещать всю информацию, существующую на Земле, в течение веков. Однако до недавнего времени существующие технологии хранения данных на основе ДНК требовали сложного и длительного синтеза длинных цепочек, что оказалось дорогим и неэффективным.
Идея, лежащая в основе нового устройства, черпает вдохновение из древних китайских технологий печати. Ученые создали систему, где короткие фрагменты ДНК в 24 пары оснований служат повторно используемыми «литерами». Эти молекулы можно хранить в плазмидах или даже у бактерий E. coli, что упрощает процесс репликации через размножение этих микроорганизмов.
Недавние эксперименты, описанные в журнале *Advanced Science*, продемонстрировали способность «Би Шэн-1» печатать 168 000 ДНК-букв всего за пять часов, сохранив при этом 43,7 КБ данных из различных источников, включая стихотворение, изображение панды и видеоролик. Важно отметить, что текущие коммерческие ДНК-синтезаторы работают с рекордной скоростью всего 0,49 байта в секунду, что делает достижения китайских ученых особенно впечатляющими.
С точки зрения коэффициента затрат, новое устройство значительно снижает цену хранения данных на ДНК до 122 долларов за мегабайт, что в разы меньше по сравнению с текущими коммерческими предложениями, стоимость которых превышает 3260 долларов за тот же объем.
Разработчики «Би Шэн-1» видят в своей инновации основу для создания масштабируемой экосистемы хранения данных, которая облегчит работу с медицинскими архивами, записями видеонаблюдения и сохранением культурного наследия. Как отмечает Чэнь Фэй из Пекинского института геномики, высокая плотность, долговременная стабильность и устойчивость к помехам делают ДНК-принтер идеальным решением для хранения редко используемых данных, которые составляют около 80% всей информации.
Следующая версия устройства, именуемая «Би Шэн-2», обещает стать еще более компактной и экономичной, с целью снижения цены хранения до «центов за мегабайт» и увеличения емкости до терабайта. Такой прогресс в области хранения данных на молекулярном уровне предоставляет надежду на эффективные решения для глобальной проблемы хранения данных в эпоху цифровизации.
