Команда исследователей из Университета Северной Каролины и Университета Джонса Хопкинса разработала технологию, которая позволяет хранить и обрабатывать данные с использованием ДНК. Эта система способна выполнять весь набор функций: хранение, извлечение, вычисления, стирание и перезапись данных. Ранее другие ДНК-технологии могли выполнять только некоторые из этих задач.
Руководитель проекта Альберт Кёнг, поясняет:
Обычно мы воспринимаем как данность, что хранение и обработка данных в компьютерах совместимы, хотя на самом деле эти процессы происходят в разных частях системы.
Он отмечает, что в электронике удобство использования обеспечивается совместимостью всех компонентов. Однако создать подобную универсальную систему на основе ДНК до сих пор считалось практически невозможным.
Мы смогли показать, что технология ДНК может быть полноценной альтернативой электронике.
Новый подход стал реальностью благодаря полимерным материалам с уникальной структурой, которые ученые назвали дендриколлоидами. Эти структуры, представляющие собой разветвленные сети нановолокон, обеспечивают большую площадь поверхности, на которой можно разместить ДНК, сохраняя высокую плотность данных.
В устройстве размером с ластик можно разместить информацию с тысяч ноутбуков.
Важным достижением стало то, что новая технология позволяет работать с ДНК на материале так же гибко, как с электронными устройствами. Например, можно копировать, удалять и перезаписывать информацию, как это делается на жестком диске. Кроме того, материал помогает сохранять ДНК, предотвращая её деградацию.
Мы создали материал, который можно сравнить с печатной платой, а команда Кёнга обеспечивает эквивалент микросхем.
Совместная работа включала и другие аспекты: создание микрофлюидных каналов, которые направляют потоки нуклеиновых кислот, а также применение нанопорового секвенирования, позволяющего считывать данные в виде РНК.
Исследователи назвали свою технологию «первобытным ДНК-хранилищем и вычислительным движком». В ходе тестов система успешно решила задачи судоку и шахмат. Эксперименты также показали, что она может хранить данные на протяжении тысяч лет без потери качества.
Наш материал прост и недорог в производстве.
Кёнг подчеркивает, что их разработка, подобно тому, как ENIAC вдохновил развитие вычислительной техники, может стать важным шагом для прогресса в области молекулярных вычислений.