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.
