Cilvēcei ir milzīga datu glabāšanas problēma. Pēdējo divu gadu laikā cilvēki ir izveidojuši vairāk informācijas nekā visā iepriekšējā vēsturē. Un šī informācijas plūsma drīz pārsniegs cieto disku ietilpību.
Pētnieki saka, ka ir atraduši jaunu veidu, kā kodēt digitālo informāciju DNS. Vienā gramā DNS var uzglabāt 215 petabaitus (215 miljonus gigabaitu) datu. Tādējādi visa cilvēka jebkad radītā informācija aizņems konteineru pāris kravas automašīnu lielumā.
DNS ir daudz priekšrocību digitālās informācijas glabāšanā. Tas ir īpaši kompakts un to var uzglabāt tūkstošiem gadu vēsā, sausā vietā. Un cilvēki to vienmēr var atšifrēt. "DNS laika gaitā nedegradējas kā kasetes vai diski, un tas nav novecojis," saka Kolumbijas universitātes (ASV) zinātnieks Janivs Ērlihs.
Zinātnieki ir saglabājuši digitālo informāciju DNS kopš 2012. gada, kad Hārvardas universitātes (ASV) Džordža baznīcas ģenētiķi Šrē Kosuri un viņu kolēģi šifrēja 52 tūkstošus vārdu lielu grāmatu tūkstošos DNS fragmentu, izmantojot četru burtu alfabēta - A, G, T un C - virknes. kodēt digitalizētā faila nulles un nulles.
Šī šifrēšanas sistēma bija salīdzinoši neefektīva, un tajā varēja uzglabāt tikai 1,28 petabaitus uz vienu gramu DNS. Citas pieejas ir darbojušās labāk. Bet neviens neļāva DNS saglabāt vairāk nekā pusi no maksimālās jaudas. DNS var uzturēt aptuveni 1,8 bitus uz vienu DNS nukleotīdu (skaits nesasniedz 2 bitus retu, bet neizbēgamu lasīšanas un rakstīšanas kļūdu dēļ).
Ērlihs nolēma, ka tuvosies šai robežai. Tāpēc viņš un Dina Zilinski pievērsās algoritmiem, kas tika izmantoti informācijas šifrēšanai un atšifrēšanai. Viņi sāka ar 6 failiem, kas ietvēra pilnīgu datora operētājsistēmu, datorvīrusu, 1895. gada franču filmu ar nosaukumu Vilciena ierašanās La Ciotat un teorētiķa Kloda Šenona 1948. gada pētījumu. Pirmkārt, zinātnieki konvertēja failus binārajās virknēs ar nullēm, saspieda tos vienā bāzes failā un pēc tam sadalīja datus īsās binārā koda virknēs. Viņi izstrādāja algoritmu ar nosaukumu "DNS strūklaka", kas nejauši iesaiņo ķēdes tā sauktajos "lāpās". Pētnieki pievienoja tiem papildu tagus, lai tos vēlāk varētu pareizā secībā atjaunot. Kopumā zinātnieki ir izveidojuši 72 tūkstošu DNS virkņu digitālu sarakstu,katrs 200 rakstzīmju garš.
Reklāmas video:
Viņi tos kā teksta failus nosūtīja Twist Bioscience jaunuzņēmumam Kalifornijā, kur sintezēja DNS virknes. Pēc divām nedēļām Ērlihs un Zilinskis pa pastu saņēma ampulu ar DNS gabalu, kurā bija šifrēti viņu faili. To atšifrēšanai zinātnieki izmantoja modernu DNS sekvencēšanas tehnoloģiju. Secības tika nosūtītas uz datoru, kas pārveidoja ģenētisko kodu atpakaļ binārā formā un izmantoja tagus, lai no jauna saliktu sešus oriģinālos failus. Tehnoloģija darbojās tik labi, ka jaunajos failos nebija kļūdu.
Tomēr Kosuri un Ērlihs atzīmēja, ka jaunā pieeja nav gatava plaša mēroga lietošanai. Viņi iztērēja 7 tūkstošus dolāru, lai sintezētu 2 megabaitus informācijas failos, un vēl 2 tūkstošus dolāru, lai to izlasītu. Salīdzinot ar citiem datu glabāšanas veidiem, rakstīšana un lasīšana no DNS notiek samērā lēni.