Революционная технология позволяет хранить терабайты данных в молекулах ДНК

Ученые из Университета Северной Каролины и Университета Джонса Хопкинса разработали революционную технологию , которая позволяет не только хранить информацию в молекулах ДНК, но и выполнять с ней различные вычислительные операции.

Новая система, названная «примордиальным двигателем для хранения и вычислений на основе ДНК», способна многократно сохранять, извлекать, обрабатывать, стирать и перезаписывать данные. Раньше подобные технологии могли выполнять лишь некоторые из этих задач, но не все одновременно. Исследователи уже продемонстрировали, как их продукт решает простые судоку и шахматные задачи.

Ключом к успеху стало использование полимерных материалов, получивших название «дендриколлоиды». Они разветвляются на микроуровне, образуя сеть нановолокон. Такая морфология создает структуру с большой площадью поверхности, позволяющую размещать молекулы ДНК между нановолокнами без потери плотности данных.

Профессор Альберт Кеунг, один из руководителей проекта, отмечает, что новая технология может хранить объем информации, эквивалентный тысяче ноутбуков, в пространстве размером с ластик на конце карандаша. При этом данные могут храниться безопасно на протяжении тысячелетий.

Одно из ключевых преимуществ системы — возможность копировать информацию ДНК непосредственно с поверхности материала без повреждения молекул. Кроме того, она позволяет стирать целевые участки ДНК и перезаписывать их (всё так же, как и с жестким диском).

Профессор Орлин Велев, соавтор, отмечает схожесть изобретения с электронными устройствами. По его словам, команда Кеунга предоставила эквивалент микросхем, а дендриколлоидный материал, созданный группой Велева, выступает в роли печатной платы.

Важную роль в проекте сыграло сотрудничество между различными лабораториями. Команда Адрианы Сан Мигель помогла интегрировать материалы в микрофлюидные каналы для управления потоком нуклеиновых кислот и реагентов. Лаборатория Уинстона Тимпа из Университета Джонса Хопкинса проводила эксперименты по нанопоровому секвенированию, которое позволяет напрямую считывать данные из РНК после копирования их с ДНК на поверхности материала.

Команда Джеймса Така из Университета Северной Каролины разработала алгоритмы, которые позволяют преобразовывать данные в последовательности нуклеиновых кислот и обратно, контролируя при этом возможные ошибки.

Исследователи надеются, что их работа вдохновит дальнейшее развитие молекулярных вычислений. Кеунг проводит параллель с созданием ЭНИАКа, первого электронного цифрового вычислителя общего назначения, который дал толчок развитию всей компьютерной индустрии.