![](https://habrastorage.org/files/d51/aaf/c26/d51aafc266ea4e16bda3900514765c94.jpg)
В пробе ДНК в пипетке (розовый след) можно хранить около 9 ТБ данных
Сотрудники исследовательского подразделения Microsoft и команда ученых из Вашингтонского университета смогли успешно сохранить в ДНК ряд изображений, а затем считать эту информацию без ошибок. Всего в работе использовалось четыре графических файла, размер которых составлял от 5 до 24 КБ. Предварительные результаты своей работы специалисты опубликовали в ASPLOS.
Почему в качестве носителя информации выбрали ДНК? Дело в том, что запись данных здесь можно вести с очень высокой плотностью. По предварительным подсчетам, эксабайт данных может быть сохранен в объеме кубического миллиметра. Кроме того, ДНК — «долгожитель» в мире носителей информации. Срок хранения данных на таком носителе составляет 500 лет и больше. Правда, процесс считывания и записи технически сложен и дорог, но с течением времени и эти две проблемы могут быть решены.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/1e1/484/bb4/1e1484bb4215d9efc2ba9836ff0bcd23.png)
Процесс записи и считывания информации с использованием ДНК
Сейчас вопрос поиска новых типов носителей информации стоит как никогда остро. Цифровая вселенная быстро расширяется, и к 2020 году ученые предсказывают увеличение общего объема хранимой человечеством информации до 44 триллионов гигабайт. Не всякую информацию, генерируемую человеком, можно назвать полезной и нужной, но место она занимает. Причем генерируется информация быстрее, чем производятся носители.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/cbd/d0f/8ff/cbdd0f8ff73660eb5db9fa2b5fe3c66e.jpg)
Ли Органик (Lee Organic), член команды исследователей, готовит смесь проб ДНК для записи информации. В каждой «пробирке» может быть котик или симфония Чайковского (источник: Tara Brown Photography/ University of Washington)
Молекулы ДНК могут хранить информацию сотни лет, как уже говорилось выше, а плотность записи данных в десятки тысяч раз выше, чем в случае обычных SSD, жестких дисков, оптических накопителей. Причем все это «железо» приходит в негодность гораздо быстрее, чем ДНК.
Команда ученых разработала способ записи последовательностей единиц и нулей при помощи блоков последовательностей ДНК — аденина, гуанина, цитозина и тимина. Единицей хранения является последовательность примерно из 200 нуклеотидов, с объемом информации в 50-100 бит. Для хранения больших массивов данных используется множество фрагментов, собранных в единый пул. Архитектура, используемая для хранения — это ключ-значение. А в качестве ключа для получения данных используются праймеры полимеразной цепной реакции. Эти праймеры указывают на те фрагменты ДНК, где хранится записанная информация.
![](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/ee7/583/e5b/ee7583e5b7ce39923b7212f335ad3f4c.png)
Стоит отметить, что при использовании технологии записи информации на ДНК возможны ошибки, вероятность их не так и мала — около процента. Поэтому ученые работали с модифицированным кодированием Голдмэна. Такой тип записи позволяет восстанавливать третий фрагмент ДНК по любым двум другим фрагментам. Таким образом, в такую систему вводится «запас прочности», такой принцип хранения данных использует избыточность для увеличения точности считывания информации. Хранить можно любую информацию, включая текст, изображения, видео.
Всего в процессе записи/чтения было задействовано 45652 последовательности из 120 нуклеотидов.
Комментарии (36)
Vjatcheslav3345
12.04.2016 14:45Внутри организмов — процесс работы химико-биологический а между организмами — передача электромагнитными явлениями (жидкости с днк ну очень долго и неудобно транспортировать по трубам например).
ClearAirTurbulence
12.04.2016 15:11+2Зато очень приятно. «Пойдем в спальню, я тебе сегодняшние фотки солью».
gDaniCh
12.04.2016 15:01И когда это всё начнёт работать, комп вирусы эволюционируют и впрямь станут живыми. Возможно даже смогут заражать людей.
hbf
12.04.2016 16:38прививка компьютеру против эпидемии гриппа
Или, алло, скорая у моего компьютера 39.5, насморк, кашель.
Вообще я давно заметил тенденцию заменять всё биоматериалом. Если посмотреть любой фантастический фильм про будущее, то повсюду киборги с механическими элементами, различного рода технологии основанные на электромеханических приборах. Но если посмотреть в реальность, то органы пытаются заменить не прибором, а вырастить, напечатать итп, и таких примеров не мало, в частности данное достижение поражает воображение, еще 200-300 лет и вполне возможно мы перейдем на полную органику, живые компьютеры, специально разработанный живой мозг с огромным количеством нейронных сетей, для обьёмных вычислений, пробирка хранящая десятки терабайт данных (флешка), биологические скафандры различного назначения, подобные нашей коже, которые не ограничивают движения, сами заживают в местах повреждений и проводят тактильные ощущения и многое другое. Вообщем размечтался)
DrPass
12.04.2016 15:08Надо будет сотрудников исследовательского подразделения Microsoft и команду ученых из Вашингтонского университета познакомить с китайскими учеными, которые корректировали ДНК зиготы.
Vjatcheslav3345
12.04.2016 15:48+1Следующий этап — изготовить биочип для синтеза инсулина или иного лекарства.
Vjatcheslav3345
12.04.2016 16:20-7Старые техпроцессы электроники — на полпути к свалке истории. Интересно, Россия, сможет вернуть здесь приоритет себе?
gearbox
12.04.2016 16:48+4>Интересно, Россия, сможет вернуть здесь приоритет себе?
Ну как раз по электронике у России приоритета никогда особо и не было что бы его возвращать.
kaichou
12.04.2016 16:59> Причем генерируется информация быстрее, чем производятся носители.
Ротацию логов настроить забыли?
stalinets
12.04.2016 19:36Почему говорят, что флешка с ДНК будет намного стабильнее традиционных носителей? А повышенная температура, от которой белки денатурируют? Забыл такую биофлешку на торпеде автомобиля в солнечный день — и всё потеряется, нет?
gearbox
12.04.2016 23:47ДНК — кислота, белки генерируются на основании информации в ней закодированной.
Kapluk
15.04.2016 18:57+1В нашей лаборатории выделяют ДНК, недавно было загрязнение, мыли всеми доступными средствами, обрабатывали ультрафиолетом, возбудителя давно нет в живых, а куски ДНК остались и до сих пор показывают загрязнение. Так что это довольно прочная штука.
ARD8S
12.04.2016 23:12Может быть я ошибаюсь, но при изменении параметров окружающей среды/воздействиях что будет с таким носителем?
Денатурация пока никуда не делась.kloppspb
13.04.2016 02:50Денатурируются белки.
ДНК, несмотря на свою длиннотищу (реально, одну молекулу можно на палочку намотать и увидеть это глазом) — кислота вполне устойчивая.Vjatcheslav3345
13.04.2016 08:25ДНК И РНК — термически стойкие и восстанавливаемые после нагревания вещества. Меньше стойкость у них к щелочам — http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/87e74361-fdd9-6577-e717-41c1f5a40b59/1011832A.htm
Биомеханизмы имплантируемые человеку можно и нужно делать из его собственной ДНК, РНК. А термостойких роботов и иные устройства, можно делать из кремнийорганики — http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/87e74361-fdd9-6577-e717-41c1f5a40b59/1011832A.htm или из других элементов. Стойкость таких роботов будет такова, что их можно будет смело отправлять в космос или в АЭС — https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F#.D0.9A.D1.80.D0.B5.D0.BC.D0.BD.D0.B8.D0.B9_.D0.B8_.D0.BA.D0.B8.D1.81.D0.BB.D0.BE.D1.80.D0.BE.D0.B4
Vjatcheslav3345
12.04.2016 23:27Для программистов уже готовы биокомпиляторы — https://geektimes.ru/company/icover/blog/273966/#first_unread
Можно будет таким образом организовать для биочипа связь с внешним миром — позаимствовать у акул и скатов их электрические органы для генерации и чтения информации в виде электричества — непосредственно поверхностью кожи. Электричество, генерируемое кожей, воспринимает девайс, далее — радиоволны, проводники. Назад информация возвращается в обратной последовательности.
horlon
13.04.2016 10:07Как изучение работы с ДНК — полезно, но как изобретение биологических носителей информации — бесперспективно.
Уже существуют технологии намного эффективнее и долговечнее, например: https://geektimes.ru/post/186338/
Большинство из них просто невыгодно для производителей.
Представте, что SSD когда-нибудь избавится от ограчничений количества циклов перезаписи. Фантастика? Нет! Но зачем это производителю? Разработка направлена только на увеличение обьема, но не надежности.
Mii
13.04.2016 16:59| Хранить можно любую информацию, включая текст, изображения, видео.
Включая источник информации
asdfghjk12
14.04.2016 06:16Вот только про скорость записи и считывания — ни слова. Предполагаю, что на запись или чтение этих 151 кБ нужно порядка часа… Это вам не 500 МБ/с с латентностью менее миллисекунды бюджетного SSD…
Vjatcheslav3345
А можно это использовать для создания встраиваемых в человека биокомпьютеров, даже не разрабатывая примитивные отторгаемые железяки из фильмов про киборгов?
ClearAirTurbulence
Можно, только осталось придумать, как записывать\считывать эти данные с достаточной скоростью, потом — как делать это без помощи пипеток, центрифуг и всяческих шкафов, потом — как поместить такую ДНК и весь обслуживающий процесс ввода\вывода аппарат в организм так, чтобы их там никто не съел, ну и интерфейсы с остальным организмом, в т.ч. для питания.