Вченим вдалося зберегти в ДНК код комп'ютерної операційної системи і дані короткометражного фільму

 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року
 

Конспекти 10 клас за новою програмою 2018 року. Всі предмети! Детальніше...

 

Незабаром все людство почне генерувати цифрові дані в таких обсягах, що вони вже не зможуть вміститися на наявних жорстких дисках, магнітних стрічках та інших носіях інформації. Саме тому вчені постійно займаються пошуками нових методів зберігання великих обсягів даних, і найбільш перспективним методом є зберігання інформації, закодованої у вигляді послідовності молекул синтетичної ДНК. А дослідники з Колумбійського університету і нью-йоркського Центру Геному (New York Genome Center, NYGC) продемонстрували, що трохи видозмінений алгоритм, спочатку призначений для стиснення відео для мобільних телефонів, може повністю розкрити «інформаційний потенціал» молекул ДНК, дозволяючи стиснути більшу кількість інформації і упакувати її в вигляді послідовності чотирьох базових основ ДНК.

Як вже неодноразово згадувалося, молекули ДНК є ідеальним носієм інформації через те, що вони надзвичайно компактні і можуть зберігатися цілим і неушкодженим протягом дуже довгого часу. На користь останнього твердження свідчить той факт, що недавно вченим вдалося відновити повний геном, використовуючи генетичний матеріал знайдених в одній з печер в Іспанії кісток далекого предка людини, який жив близько 430 тисяч років тому.

Для кодування у вигляді послідовності молекули ДНК вчені відібрали кілька файлів різного типу, повний код комп’ютерної операційної системи, короткометражний французький фільм 1895 року, зображення подарункової карти Amazon, знімок послання людства, відправленого на борту космічного апарату Pioneer і текст однієї з наукових робіт Клода Шеннона (Claude Shannon).

Всі ці файли були упаковані один великий файл, який був розрізаний на безліч коротких файлів. За допомогою спеціалізованого алгоритму ці короткі ділянки були перемішані випадковим чином, до них була додана інформація для зворотного перетворення і, врешті-решт, набір двійкових даних був стиснутий і перетворений в код, що відповідає послідовності всіх чотирьох основ ДНК.

В результаті цього вийшов значний список з 72 000 ниток ДНК, кожна з яких складалася з 200 пар основ. Ці дані були відправлені компанії Twist Bioscience, фахівці якої і виконали синтез штучної ДНК, яка повернулася до досліджень всередині пробірки через два тижні. Для відновлення вихідної інформації вчені використовували звичайну технологію зчитування послідовності, секвенування. Відновлені файли не містили жодної помилки, а відновлену операційну систему вдалося встановити на комп’ютер без найменших проблем.

Більш того, за допомогою деяких відомих методів вчені скопіювали вихідну ДНК і зняли копії з зроблених копій. І навіть в останньому випадку інформація, зашифрована в ДНК, була відновлена без помилок.

І нарешті, вчені продемонстрували, що застосований ними метод стиснення дозволяє упакувати 215 петабайт даних в молекули ДНК, сумарна вага яких становить 1 грам. Це майже в 100 разів більше, ніж це дозволяють зробити інші методи, розроблені іншими дослідницькими групами. «Ми вважаємо, що нам вдалося створити пристрій зберігання даних, що має найвище значення показника щільності зберігання інформації» — пишуть дослідники.

З приводу щільності, максимальна інформаційна ємність однієї основи ДНК становить два двійкових розряди. Однак, потреба включення в ДНК додаткової інформації, необхідної для відновлення інформації, знижує інформаційну ємність однієї основи до 1.6 розряду. Але в будь-якому випадку, це на 60 відсотків більше, ніж було досягнуто за допомогою інших методів, і дуже близько до теоретичної верхньої межі в 1.8 біта на основу.

Захисти свій комп’ютер та смартфон

ESET NOD32

Непереборною перешкодою до практичного застосування ДНК як носія інформації є висока вартість всього цього. Дослідники витратили близько 7 тисяч доларів на синтез ДНК і ще 2 тисячі на те, щоб зчи
тати записану інформацію.

Слід зазначити, що вартість процесу зчитування послідовності ДНК за останні роки знизилася в кілька разів, чого не скажеш про процеси синтезу штучної ДНК. Проте, тенденція зниження вартості в міру появи нових технологій буде залишатися незмінною і є надія на те, що технології зберігання інформації в ДНК стануть доступні не тільки «обраним», але і більш широкому ряду людей, які потребують цього.

Джерело: http://www.dailytechinfo.org





Залишити відповідь