DNA jako nośnik danych – potencjał i wyzwania
Od wielu lat wiadomo, że DNA może być idealnym nośnikiem informacji. W jednym gramie tej cząsteczki można przechowywać ogromne ilości danych – wielokrotnie więcej niż na tradycyjnych nośnikach, takich jak dyski twarde czy pendrive’y. Dodatkowo DNA jest niezwykle trwałe – przechowywane w odpowiednich warunkach, może przetrwać setki, a nawet tysiące lat.
Dlaczego technologia oparta na DNA wymaga dopracowania?
Pomimo ogromnego potencjału, dotychczasowe metody zapisu danych na DNA były niezwykle żmudne i kosztowne. Każda cząsteczka musiała być syntetyzowana „od zera”, a zapis jednego bitu informacji wymagał czasu i precyzyjnych działań. Takie ograniczenia sprawiały, że technologia ta pozostawała w sferze badań laboratoryjnych, zamiast trafić do praktycznego zastosowania.
Jak przyspieszono zapis danych na DNA?
Jak informuje Nature, zespół Long Qian wprowadził przełomową technikę, która naśladuje naturalne procesy biologiczne, takie jak ekspresja genów i metylacja DNA. Dzięki temu udało się znacząco zwiększyć wydajność i szybkość procesu zapisu.
Prefabrykowane szablony i metylacja – nowa metoda zapisu
Naukowcy zastosowali prefabrykowane szablony DNA, które służyły jako baza. Na te szablony dodawano krótsze pasma DNA, niczym nawlekanie koralików na sznurek. Następnie, za pomocą reakcji chemicznej, do wybranych „koralików” dodawano grupy metylowe (CH3), co pozwoliło na zakodowanie informacji w postaci kodu binarnego: jedynki i zera. Jak tłumaczą naukowcy:
Metylowane 'koraliki’ stają się jedynkami kodu binarnego, a niemetylowane służą jako zera.
Dzięki tej metodzie proces zapisu danych mógł być wykonywany równolegle na wielu próbkach jednocześnie.
Imponujące wyniki – zapis obrazu pandy i tygrysa
Aby przetestować skuteczność nowej technologii, zespół zapisał obrazy pandy i starożytnego tygrysa z Chin w formie danych zakodowanych na DNA. Informacje zostały odzyskane za pomocą sekwencjonowania DNA i algorytmów korekcji błędów z dokładnością ponad 97%.
Ta precyzja i szybkość oznaczają ogromny krok naprzód w technologii przechowywania danych na DNA, dając nadzieję na przyszłe zastosowania w archiwizacji cyfrowej.
Praktyczne zastosowania i przyszłość technologii
Nowa metoda nie tylko przyspiesza zapis, ale także sprawia, że technologia staje się bardziej przystępna. Naukowcy przygotowali zestawy edukacyjne umożliwiające wolontariuszom kodowanie tekstu w DNA.
Domowe drukarki DNA?
Dzięki uproszczeniu procesu, zapis danych na DNA może w przyszłości stać się dostępny dla małych organizacji, a nawet użytkowników indywidualnych. Możliwość tworzenia kopii zapasowych ważnych dokumentów czy zdjęć w formie DNA otwiera nowe perspektywy dla przechowywania informacji na długie lata.
Archiwizacja danych na nowe czasy
Eksperci zwracają uwagę, że technologia oparta na DNA może znaleźć zastosowanie w archiwizacji danych wrażliwych i długoterminowych. Przy ciągłym rozwoju metod odczytu DNA, technologia ta ma szansę stać się fundamentem przyszłości archiwizacji cyfrowej.
Przełom w technologii zapisu danych na DNA to dowód na to, że nauka potrafi znajdować inspiracje w naturze, by rozwiązywać współczesne wyzwania. Dzięki zespołowi Long Qian przyszłość przechowywania danych może stać się szybsza, bardziej trwała i bardziej dostępna. Kto wie, być może za kilka lat zapis danych na DNA stanie się tak powszechny, jak obecnie korzystanie z chmur danych.
Źródło:
- https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C105113%2Czapis-danych-na-dna-moze-byc-350-razy-szybszy.html
- https://www.nature.com/articles/s41586-024-08040-5
