Prepisovateľný “pevný disk” z DNA dokáže uložiť všetky data na Zemi

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Médium zo syntetickej biologickej štruktúry podporuje viacnásobný zápis údajov.

• Všetky svetové dáta sa teoreticky zmestia do jednej škatule.

• Technológia pracuje pri izbovej teplote bez použitia biologických enzýmov.

Vedci z Missourskej univerzity vytvorili technológiu, ktorá mení syntetickú DNA na prepisovateľný pevný disk. Tím pod vedením Li-Qun Gua zverejnil tieto výsledky v známom časopise PNAS Nexus. Tento nový systém využíva molekuly na ukladanie obrovského množstva dát, čo môže vyriešiť globálnu dátovú krízu.

Známy fyzik Richard Feynman navrhol ukladanie dát do biologických molekúl už v roku 1959. Doterajšie laboratórne pokusy však dovoľovali dáta zapísať iba raz a navždy bez možnosti akejkoľvek zmeny. Nový postup konečne umožňuje informácie opakovane mazať a prepisovať, čím sa DNA médium správa ako bežný počítačový disk.

Tradičné počítače ukladajú informácie pomocou jednotiek a núl. Ukladanie do DNA však tieto nuly a jednotky mení na kombinácie 4 základných chemických báz. Týmito stavebnými kameňmi sú známe látky adenín, cytozín, guanín a tymín, ktoré tvoria genetický kód v prírode.

Laboratórne prístroje z týchto báz následne skladajú syntetické vlákna, ktoré nesú presné informačné vzorce. Prepisovanie dát funguje vďaka jednoduchej výmene častí týchto vlákien priamo pri bežnej izbovej teplote. Tento proces vôbec nepotrebuje biologické enzýmy, čo ho robí oveľa rýchlejším a praktickejším.

Počas zápisu sa do pripraveného vlákna pridávajú špeciálne mikroštruktúry s rôznymi dĺžkami. Tieto odlišné dĺžky molekúl presne zodpovedajú počítačovým jednotkám a nulám. Následné čítanie uložených súborov zabezpečuje malá elektronická čítačka vybavená mikroskopickým senzorom, ktorý sa volá nanopór.

Keď syntetické vlákno prechádza týmto senzorom, vytvára veľmi jemné zmeny v elektrickom prúde. Softvér potom tieto drobné elektrické výkyvy prekladá späť do počítačového kódu. Program nakoniec zrekonštruuje pôvodné súbory do takej podoby, aby si ich mohol používateľ bežne otvoriť a prečítať.

Trojrozmerná štruktúra molekuly ponúka obrovskú kapacitu na ukladanie dát na miniatúrnom priestore. Vďaka tomu by sa teoreticky všetky doterajšie svetové informácie zmestili do jednej škatule od topánok. Ak sa tento materiál uskladní v chlade a suchu, vydrží úplne bezpečne chránený dlhé tisícky rokov.

Biologický systém spotrebuje na svoju prevádzku oveľa menej energie ako dnešné obrovské dátové centrá. Výskumníci ho zároveň považujú za mimoriadne bezpečný trezor pre naše citlivé osobné údaje. Keďže informácie sú uložené vo fyzickej molekule bez pripojenia na internet, sú absolútne chránené pred útokmi hakerov.

Inžinieri teraz plánujú celú čítačku biologických dát výrazne zmenšiť. V budúcnosti by toto zariadenie malo byť veľké len ako bežný pamäťový kľúč do usb portu. Technológia tiež otvára dvere inteligentným systémom, ktoré spoja ukladanie dát s priamym rozhodovaním v počítačoch.

Takáto biologická pamäť by dokázala naraz vyhodnocovať výsledky z viacerých prebiehajúcich logických procesov. Univerzita do tohto zaujímavého výskumu aktívne zapája aj bežných študentov a mladších žiakov. Chce tak podporiť vzdelávanie a vzbudiť u mladých ľudí záujem o prácu s biomolekulami.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Technológia rieši kapacitné obmedzenia súčasných dátových centier a spoľahlivo znižuje spotrebu energie pri ukladaní informácií.

Zdroj: futurity.org foto: ChatGPT