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

UBTech открыла завод для выпуска 10 тысяч человекоподобных роботов в год

UBTech открыла завод для выпуска 10 тысяч человекоподобных роботов в год

Ученые создают электронный микроскоп с квантовым компьютером

Ученые создают электронный микроскоп с квантовым компьютером

В Японии создают дома со встроенными роботами вместо гуманоидов

В Японии создают дома со встроенными роботами вместо гуманоидов

Инженеры разрабатывают компьютерные чипы, способные потреблять в 100 раз меньше энергии

Инженеры разрабатывают компьютерные чипы, способные потреблять в 100 раз меньше энергии

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Ученые выяснили, что Средиземное море быстро теплеет и становится солонее на глубине до 4 км

Ученые выяснили, что Средиземное море быстро теплеет и становится солонее на глубине до 4 км

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе необычные неглубокие ямы

Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе необычные неглубокие ямы

США впервые официально подтвердили размещение оружия в космосе

США впервые официально подтвердили размещение оружия в космосе

Minecraft портировали на PlayStation 2 с 32 МБ оперативной памяти

Minecraft портировали на PlayStation 2 с 32 МБ оперативной памяти