Ученые Эван Бирни и Ник Голдман уверены, что человечество сможет защитить свои знания от возможного апокалипсиса, запечатав их в ДНК. Насколько же фантастична эта идея? Оба ученых обсуждают свои открытия и технику хранения данных, которая обещает революцию в мире информации.
Проблемы хранения данных
Эван Бирни и Ник Голдман не могут точно вспомнить, как им пришла в голову мысль о хранении знаний в ДНК. Помнится, что это произошло в баре отеля Gastwerk в Гамбурге после нескольких бокалов пива. Их беседа началась с осознания, что вскоре ученые столкнутся с проблемой хранения генетической информации.
В 1990-х годах секвенирование генома занимало годы, и его данные можно было обрабатывать в Excel. Но ныне это стало настоящим вызовом: каждые шесть месяцев технологии удваивают свою эффективность, тогда как для увеличения объема информации на жестком диске требуется в два раза больше времени. Как признал Голдман, "в какой-то момент вы столкнетесь с нехваткой места на диске".
ДНК как решение проблемы хранения
Эта ситуация создает проблемы для лабораторий, но для Европейского института биоинформатики (EBI) - расположенного в Кембридже - это катастрофа. На внутренней конференции в Гамбурге обсуждалось, что EBI может закрыть архив ДНК из-за нехватки финансовых ресурсов. После конференции Голдман и Бирни вновь встретились в пабе, чтобы обсудить возможные решения.
Они пришли к выводу, что одной из главных проблем является устаревание технологий хранения. "Мы задумались: неужели не существует какой-нибудь наномашины, которая могла бы хранить цифровые данные?" – озвучил Бирни. Ответ оказался очевидным: это должна быть ДНК.
Преимущества хранения данных в ДНК
Начиная с появления жизни, информация хранится в ДНК, и молекула выглядит как закрученная лестница из четырёх оснований: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (Г). Если преобразовать двоичные единицы и нули в эти основания, получится надежный носитель информации с долговечностью. С точки зрения объема, один грамм ДНК может хранить столько же данных, сколько 3 миллиона компакт-дисков.
После закодирования, информацию легко копировать. Чтобы переправить данные, хранящиеся на жестком диске, требуется много времени, тогда как для передачи ДНК достаточно растворить ее в воде и быстро переместить в другую пробирку.
Кодирование сообщений в ДНК
Ученые уже долгое время кодируют короткие сообщения в ДНК. Примером может послужить работа команды Крейга Вентера, которая пригласила бактерии с синтезированным геном и внесла в них имена и известные цитаты. Тем не менее, кодирование массивных данных, таких как книги или видеофайлы, требует более сложного подхода.
Чтобы закодировать текст книги "Regenesis" Джорджа Чёрча, данные были разбиты на небольшие фрагменты и преобразованы в основания. Бирни и Голдман повторили этот процесс, выбирая разнородные форматы информации — от классических статей до аудиозаписей.
Создание надежного кода
Особенностью их работы стал более сложный шифр, чем использовал Чёрч. Они заменили двоичные данные на код, в котором каждая буква зависела от предыдущей. Это помогло уменьшить вероятность ошибок, связанных с повторяющимися строками оснований, которые могут повредить синтезатор ДНК и секвенаторы.
Проблемы и достижения
Ошибки в коде — неизбежны. "Это катастрофично, если ваша технология идеальна," - отметил Бирни, указывая на то, что их подход имеет избыточность. Были разбиты данные на более чем 153,000 фрагментов, чтобы предотвратить потерю информации.
В марте 2012 года, когда компания Agilent Technologies создала ДНК-строки, разработанные Голдманом и Бирни, конечные результаты были впечатляющими, хотя и с некоторыми недочетами. Тем не менее, команда восстановила все файлы с 100% точностью, что подтверждает жизнеспособность их подхода.
Проблемы коммерциализации
Бирни описывает этот проект как находящийся на грани безумия: “Он работает, но не имеет коммерческой целесообразности”. Стоимость производства ДНК сильно превышает затраты на данные, и его авторы выводят, что, несмотря на это, в будущем ДНК могут стать идеальным хранилищем информации.
ДНК может хранить данные в течение десятков тысяч лет. Это делает её привлекательной для хранения научных открытий или культурных ценностей, ожидая возможного апокалипсиса.
Защита человеческих знаний
Как бы ни казалось это фантастическим, Голдман и Бирни стали размышлять о том, как такая долгоживущая информация, хранящаяся в ДНК, могла бы помочь будущим цивилизациям. Они представили архив, который сможет пережить катастрофу и восстановит знания через тысячи лет.
Такое хранилище должно располагаться в безопасном месте, защищенном от природных факторов. Примером может служить глобальное семенное хранилище в Норвегии, обеспечивающее хранение генетического разнообразия.
Создание гипотетического хранилища знаний
Гипотетическое хранилище будет состоять из вступительной камеры с выгравированными иллюстрациями молекул ДНК. На стенах будут подробные инструкции для будущих исследователей, которые смогут расшифровать код. Вторую камеру можно сравнить с Розеттским камнем, где текст будет представлен на нескольких языках для удобства понимания.
Третья комната, написанная современными языками, будет содержать полное знание человечества, предназначенное для расшифровки. Это сложная задача, но технически возможно реализовать.
В заключение, сохранение знаний человечества с помощью ДНК — это не только мечта, но и потенциальная реальность, которая ждет своего воплощения. Если такие проекты осуществятся, мы сможем сохранить важнейшие достижения нашей цивилизации на миллионы лет вперед.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!
Вы также можете найти наши материалы в:
- Telegram: https://t.me/pohodlifeshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/pohodlife
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru