ДНК превратили в перезаписываемый жесткий диск: ученые научились стирать и записывать данные с помощью электричества

Исследователи из Университета Миссури совершили прорыв в области ДНК-хранения данных. Они разработали метод, позволяющий многократно стирать и перезаписывать информацию на молекулах ДНК без использования сложных ферментов и синтеза нуклеотидов. Для работы достаточно только электричества.

ДНК превратили в перезаписываемый жесткий диск: ученые научились стирать и записывать данные с помощью электричества

ДНК давно привлекает внимание инженеров как идеальный носитель информации: сверхвысокая плотность записи, стабильность в течение тысячелетий, отсутствие энергозатрат на поддержание данных. Но была одна проблема — записанную информацию нельзя было изменить. ДНК рассматривали исключительно как архивный носитель для однократной записи. Теперь ситуация меняется.

Команда из Университета Миссури предложила метод, основанный на сдвиговом кодировании и работе с нанопорами. Ключевое отличие от предыдущих подходов — отказ от химического синтеза нуклеотидов и ферментов. Все операции выполняются исключительно с помощью электричества.

Процесс чтения выглядит так: молекула ДНК проходит через нанопору — отверстие нанометрового размера. При этом возникают характерные электрические сигналы, которые преобразуются в двоичный код. Стирание и перезапись происходят за счет разрыва или восстановления водородных связей в участках двойной спирали. Переход между одноцепочечным и двухцепочечным состоянием служит битовым переключателем.

Для записи информации на подготовленных участках одиночной цепочки ДНК электрически восстанавливаются водородные связи, формирующие вторую цепь. Чередование одиночных и двойных участков и кодирует данные. Никаких сложных биохимических реакций — чистая физика.

Преимущества такого подхода очевидны. ДНК обеспечивает плотность хранения, недостижимую для современных SSD и HDD, при полной энергонезависимости. Данные не нужно «освежать» и подогревать, они лежат в молекулах миллионы лет. Теперь к этому добавилась возможность перезаписи.

Авторы подчеркивают междисциплинарный характер работы, объединившей физику, биологию, информатику и материаловедение. Долгосрочная цель — создать компактное устройство размером с обычную USB-флешку, способное хранить петабайты данных. И, как отмечают исследователи, параллельно произошел прорыв в производстве самих нанопор — но это уже совсем другая история.

Читайте также

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе