Новый метод может превратить любой объект в блок хранения данных

• Исследователи используют молекулы ДНК для хранения информации в повседневных предметах.
• Информацию можно получить спустя десятилетия или даже столетия.
• На данный момент технология довольно дорогая.

В сегодняшнюю информационную эпоху объем данных в мире растет огромными темпами. Существующие устройства (твердотельные накопители, жесткие диски и магнитные ленты) для хранения этих данных скоро достигнут своих физических ограничений.

Вот почему ученые пытаются использовать молекулы ДНК в качестве архитектуры для длительного хранения в холодильнике. Он может принимать любую форму и обладать исключительной плотностью и долговечностью. Теоретически один грамм ДНК может хранить 215 петабайт данных за тысячи лет.

Теперь исследователи из ETH Zurich (Швейцария) и Erlich Lab LLC (Израиль) разработали новый способ хранения огромного количества информации (используя только молекулы ДНК) в повседневных предметах, таких как бутылки с водой, пуговицы на рубашках и даже стеклянные линзы. Информацию можно получить прямо с объектов даже спустя десятилетия или столетия.

Предыдущие исследования, такие как маркировка продуктов «штрих-кодом» ДНК и хранение огромных объемов данных в ДНК, позволили исследователям создать новый тип хранилища данных под названием «ДНК вещей». Объекты (единицы хранения) связаны с информацией через Интернет, отсюда и название.

Как они это сделали?

Чтобы создать объекты с неизменной памятью, исследователи соединили молекулы ДНК с функциональным материалом. Они закодировали данные в молекулах ДНК таким образом, чтобы не допустить ошибок.

Они использовали схему кодирования ДНК-фонтана для исправления крайних ошибок выпадения и извлечения данных из мельчайших количеств материала.

Однако простое смешивание ДНК с функциональными материалами часто приводит к деградации ДНК из-за повышенных температур и стресса гидролиза во время приготовления смеси.

Этого можно избежать, заключив ДНК в наночастицы диоксида кремния. ДНК, инкапсулированная частицами диоксида кремния, упрощает смешивание ДНК с материалом для встраивания, а также увеличивает период полужизни молекул ДНК.

Ссылка:Природа Биотехнологии | DOI:10.1038 / s41587-019-0356-z | ETH Zurich

Эти молекулы ДНК можно смешивать с различными материалами и формировать с помощью методов 3D-печати или литья.

Исследовательская группа напечатала кролика из пластика на 3D-принтере, чтобы продемонстрировать новый метод. Кролик содержит 100 килобайт данных - инструкция по распечатке кролика. Это означает, что у объекта есть собственный план, как у настоящих кроликов.

Напечатанный на 3D-принтере пластиковый кролик, содержащий 100 КБ данных в виде молекул ДНК | Предоставлено:ETH Zurich / Julian Koch

Они также извлекли данные (инструкции по печати) из небольшого кусочка кролика и использовали их для 3D-печати нового кролика. Они повторили этот процесс 5 раз, создав «прапрапраправнука» первого кролика.

Приложения

Эту технологию можно использовать для сокрытия секретной информации в обычном материале - метод, называемый стеганографией. Исследователи продемонстрировали это, поместив короткометражный фильм (1,4 мегабайта) в линзы обычных очков. Эти очки можно незаметно пронести через службу безопасности аэропорта.

Теоретически можно скрыть информацию во всех пластиковых объектах (включая силикон, полиуретан, полиэстер и эпоксиды), если они не нагреваются до очень высоких температур в процессе производства.

Это полезно в приложениях, где требуется, чтобы информация об уровне чертежей была доступна либо в серийном объекте, либо в персонализированном элементе. Например, в зубных имплантатах каждая структура уникальна и настраивается только для конкретного пациента.

Более футуристическое применение этой технологии будет в области самовоспроизводящихся устройств. Эта техника обладает достаточной способностью к воспроизведению, чтобы создать материал для хранения неограниченного количества объектов.

Прочтите:Microsoft создала полностью автоматизированное хранилище данных ДНК

Технология довольно дорогая:перевод одного файла для 3D-печати стоит более 2000 долларов. Однако стоимость единицы уменьшается по мере увеличения размера партии объекта.