Бостонский стартап Catalog и производитель жестких дисков Seagate разработали прототип машины Shannon для записи и хранения цифровой информации в синтетической ДНК. Аппарат работает со скоростью 10 Мбит/с и занимает помещение размером со среднюю кухню. В перспективе ученые надеются выйти на скорость 1 Гбит/с.
Как информация хранится в ДНК? Каждый пиксель кодируется в битах, представленных единицами и нулями. Чтобы преобразовать его в ДНК, каждый бит назначается четырем основным молекулам ДНК (нуклеотидам) — аденину, цитозину, гуанину и тимину (A, C, G и T). ДНК основания A и G, например, могут представлять единицу, а C и T — ноль. Затем этот процесс осуществляют в обратном порядке, считывая последовательность оснований ДНК, переводя данные обратно в биты. Для этого применяется метод полимеразной цепной реакцией (ПЦР). Каждая цепь ДНК включает определенную последовательность, соответствующей короткой последовательности нуклеотидов, называемой праймером ПЦР. Когда праймер добавляется к раствору ДНК, он связывается с соответствующими цепями ДНК — теми, которые нужно «прочитать». И эти же последовательности потом можно «копировать-вставить».
Зачем это нужно? Ученые ищут резервные ресурсы хранения данных, которые в идеале могут служить вечно (в случае с ДНК физическим носителем будут миниатюрные резервуары с разным химсоставом). К настоящему времени в цифровом мире человек создал уже больше 10 трлн гигабайт чрезвычайно важного контента. Это число ежедневно пополняется на 2,5 млн гигабайт. Настоящий ужас начнется с повсеместным распространением интернета вещей. По прогнозам, к 2025 году человечество сгенерирует более 160 зеттабайт данных. Это больше, чем звезд в наблюдаемой Вселенной. При этом естественная ДНК человека удерживает до 215 петабайт информации на один грамм. А период полураспада дезоксирибонуклеиновой кислоты — 500 лет.