Žmonija turi didžiulę duomenų saugojimo problemą. Per pastaruosius dvejus metus žmonės sukūrė daugiau informacijos nei per visą ankstesnę istoriją. Ir šis informacijos srautas netrukus viršys standžiųjų diskų talpą.
Tyrėjai teigia radę naują būdą koduoti skaitmeninę informaciją DNR. Viename grame DNR galima kaupti 215 petabaitų (215 milijonų gigabaitų) duomenų. Taigi visa žmogaus kada nors sukurta informacija užims poros sunkvežimių dydžio konteinerį.
DNR turi daug privalumų saugant skaitmeninę informaciją. Jis yra ypač kompaktiškas ir gali būti laikomas tūkstančius metų vėsioje, sausoje vietoje. Ir žmonės visada gali tai iššifruoti. „Laikui bėgant DNR nesuyra kaip kasetės ar diskai, ir ji nebus atgyvenusi“, - sako Kolumbijos universiteto (JAV) mokslininkas Yanivas Ehrlichas.
Nuotrauka: vitstudio | „Shutterstock“
Mokslininkai saugojo skaitmeninę informaciją DNR nuo 2012 m., Kai Harvardo universiteto (JAV) George'o bažnyčios genetikai Sree Kosuri ir jų kolegos užkodavo 52 tūkstančių žodžių knygą į tūkstančius DNR fragmentų, naudodami keturių raidžių abėcėlės - A, G, T ir C sruogas. koduoti skaitmenizuoto failo nulius ir vienetus.
Ši šifravimo sistema buvo palyginti neveiksminga ir joje galėjo būti saugoma tik 1,28 petabaitai viename grame DNR. Kiti metodai pasiteisino geriau. Bet nė vienas neleido DNR išlaikyti daugiau nei pusę didžiausio pajėgumo. DNR gali atlaikyti maždaug 1,8 bitų vienam DNR nukleotidui (skaičius nesiekia 2 bitų dėl retų, bet neišvengiamų skaitymo ir rašymo klaidų).u
Ehrlichas nusprendė, kad jis priartės prie šios ribos. Todėl jis ir Dina Zilinski kreipėsi į algoritmus, kurie buvo naudojami šifruojant ir iššifruojant informaciją. Jie pradėjo nuo 6 bylų, kuriose buvo visa kompiuterio operacinė sistema, kompiuterinis virusas, 1895 m. Prancūzų filmas „Traukinio atvykimas į La Ciotat“ir teoretiko Claude'o Shannono 1948 m. Pirma, mokslininkai pavertė failus dvejetainėmis eilėmis iš vienetų ir nulių, suglaudino juos į vieną pagrindinį failą ir tada padalijo duomenis į trumpas dvejetainio kodo eilutes. Jie sukūrė algoritmą, vadinamą „DNR fontanu“, kuris atsitiktinai pakuoja grandines į vadinamuosius „dėmelius“. Tyrėjai prie jų pridėjo papildomų žymų, kad vėliau jas būtų galima tinkamai atkurti teisinga tvarka. Iš viso mokslininkai sukūrė skaitmeninį 72 tūkstančių DNR grandinių sąrašą,kiekvienas 200 simbolių ilgio.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Jie juos kaip tekstinius failus siuntė į „Twist Bioscience“startuolį Kalifornijoje, kur sintetino DNR grandines. Po dviejų savaičių Ehrlichas ir Zilinskis paštu išsiuntė ampulę su DNR gabalu, kuriame buvo užšifruoti jų failai. Norėdami juos iššifruoti, mokslininkai naudojo šiuolaikinę DNR sekos nustatymo technologiją. Sekos buvo nusiųstos į kompiuterį, kuris genetinį kodą išvertė atgal į dvejetainį failą ir panaudojo žymes šešiems originaliems failams surinkti. Ši technologija veikė taip gerai, kad naujuose failuose nebuvo klaidų.
Tačiau Kosuri ir Ehrlichas pažymėjo, kad naujas požiūris nėra paruoštas naudoti plačiu mastu. Jie išleido 7 tūkstančius dolerių 2 megabaitams informacijos sintezei į failus ir dar 2 tūkstančius dolerių jai perskaityti. Palyginti su kitomis duomenų saugojimo formomis, rašymas ir skaitymas iš DNR yra gana lėtas.