Microsoft создала полностью автоматизированное хранилище данных ДНК

• Исследователи создают первую автоматизированную систему для хранения и извлечения данных в искусственной ДНК.
• Они сохранили, а затем получили 5-байтовое сообщение HELLO.
• Система на основе ДНК может хранить огромные объемы данных в относительно меньшем пространстве и может работать намного дольше, чем существующие устройства хранения.

Мы живем в мире, полном данных, и он растет с поразительной скоростью. Согласно 6-му выпуску отчета DOMO, 90% мировых данных были собраны за последние 2 года. Ежедневно создается более 2,5 эксабайт (или 2,5 миллиона терабайт) данных, и этот темп только увеличивается с развитием Интернета вещей.

Microsoft изучает методы эффективного хранения таких огромных объемов данных. В настоящее время компания работает над технологиями молекулярных вычислений для шифрования и извлечения данных в сфабрикованной ДНК.

По сравнению с кремниевыми чипами ДНК может хранить огромный объем цифровой информации в относительно небольшом пространстве. Он может упаковать все данные, которые в настоящее время сохранены в центре обработки данных размером со склад, в пространство размером примерно со спичечный коробок.

В 2018 году исследователи из Вашингтонского университета продемонстрировали технику, с помощью которой они смогли хранить 1 ГБ данных (изображения, аудио, видео, литературные произведения) в синтетической ДНК.

Недавно исследовательская группа из Вашингтонского университета и Microsoft разработали автоматизированную систему для хранения и извлечения данных в искусственной ДНК. Это первый раз, когда кто-то продемонстрировал полностью автоматизированную систему хранения информации в ДНК.

Используя прототип системы, они сохранили, а затем извлекли 5-байтовое сообщение «HELLO». По сути, они закодировали сообщение в фрагменты искусственной ДНК и преобразовали его обратно в цифровые данные.

Как это работает?

Чтобы сохранить данные в синтетических молекулах ДНК, необходимо выполнить несколько промежуточных шагов вручную в исследовательской лаборатории. Автоматизация этих процессов сделает хранение более доступным в коммерческом масштабе. Цель этого исследования - доказать возможность полной автоматизации.

Ссылка:Природа | doi:10.1038 / s41598-019-41228-8 | Microsoft

Система, разработанная в ходе этого исследования, преобразует цифровые данные («нули» и «единицы») в строительные блоки ДНК («As», «Ts», «Cs» и «Gs»). Затем он использует несколько готовых инструментов для подачи основных химикатов и жидкостей в синтезатор (создает фрагменты ДНК) и направляет их в контейнер для хранения.

Предоставлено Microsoft

Чтобы получить данные, система подготавливает ДНК (добавляя другие химические вещества) и отправляет ее в другой раздел с помощью микрожидкостных насосов, где последовательности ДНК считываются и преобразуются обратно в цифровые данные.

Команда также разработала методы для выполнения полезных вычислений, таких как поиск и извлечение только изображений, на которых изображен зеленый велосипед или яблоко, с использованием только молекул без преобразования данных обратно в цифровой формат.

Новый вид вычислительной системы

В надлежащих условиях ДНК может прослужить намного дольше, чем существующие устройства хранения данных, которые разлагаются за пару десятилетий. Поскольку системы на основе ДНК используют жидкие химические вещества для перемещения молекул - что по своей сути отличается от сегодняшних компьютерных технологий, использующих электроны, - они требуют совершенно новых инженерных решений.

Читайте:Настольная игра в крестики-нолики в наномасштабе, сделанная из ДНК

Это совершенно новый уровень вычислительной техники, где молекулы используются для хранения данных, а электроника - для обработки и обработки данных. В нем определенно есть много интересных возможностей на будущее.