Ученым удалось сохранить в днк 151 килобайт картинок
Сотрудники исследовательского подразделения Микрософт и Вашингтонского университета усовершенствовали методику хранения данных в молекулах ДНК. В опыте им удалось сохранить и потом прочесть четыре графических файла размером от пяти до 24 килобайт. Результаты работы размещены в ASPLOS.
Хранение цифровой информации в ДНК завлекает ученых из-за высокой плотности (по примерным расчетам — до эксабайта, либо миллиарда гигабайт, на кубический миллиметр) и надежности (период полужизни более 500 лет). Обращение к хранилищу производится существующими методиками синтеза ДНК (запись), ПЦР-амплификации и секвенирования (считывание). До тех пор пока эти технологии через чур дороги, но их цена резко снижается.
Сохраненные в ДНК картины. James Bornholt et al., ASPLOS, 2016
считывание и Запись информации в ДНК-хранилище. James Bornholt et al., ASPLOS, 2016
Физической единицей хранения данных есть последовательность из 100—200 нуклеотидов, содержащих 50—100 бит. Соответственно, для хранения объекта данных (к примеру, файла) пригодится множество таких фрагментов, собранных в пул. Изучили выбрали несложную архитектуру ключ-значение (имя файла — содержимое файла).
Ключом помогает пара праймеров ПЦР, показывающих, какие конкретно как раз фрагменты ДНК подлежат считыванию, другими словами разрешающих проводить адресацию с произвольным доступом.
Еще одна неприятность, находившаяся перед учеными, содержится в том, что существующие разработки синтеза и секвенирования ДНК не защищены от неточностей, каковые составляют до одного процента нуклеотидной последовательности. Дабы преодолеть ее применяли модифицированное кодирование Голдмэна. Любой олигонуклеотид с праймерами сохраняли в трех копиях.
Доступ к ним создавали посредством логического оператора XOR, что разрешает по двум любым фрагментам ДНК вернуть третий. Исследователи отмечают, что уровень таковой избыточности хранения поддается настройке с целью достижения нужной точности воспроизведения данных.
XOR-кодирование. James Bornholt et al., ASPLOS, 2016
На протяжении опыта ученым удалось записать в ДНК четыре графических файла. Любой файл сохранили в двух копиях — кодированием Голдмэна и XOR-кодированием. В сумме восемь операций записи произвели 45 652 последовательности из 120 нуклеотидов неспециализированной емкостью 151 килобайт.
Затем файлы удачно вернули.
«Кремниевые разработки, созданные компьютерной индустрией, внесли большой вклад в развитие биотехнологий. Быть может, на данный момент приходит время дать долг», — пишут исследователи.
Создатель: Олег Лищук