Учёным удалось записать около 700 терабайт в ДНК

Учёным удалось записать около 700 терабайт в ДНК

Когда дело доходит до хранения информации, связанной с ДНК, жёсткие диски тут не помощники. Наш генетический код хранит в себе миллиарды гигабайт в одном единственном грамме. Простой миллиграмм молекулы может кодировать полный текст всех книг «Library of Congress» и ещё останется достаточно свободного места. До недавнего времени, всё это являлось только теорией, пока в новом исследовании учёные смогли сохранить весь генетический учебник в ДНК, размером меньше чем один пикограмм - одна триллионная грамма - прогресс, который совершил революцию в сохранении данных, сообщает «Petrik.kz».

Несколько команд попытались записать данные в геноме живых клеток. Но данный подход имеет несколько недостатков. Во-первых, клетки умирают, что может привести к потере данных. Во-вторых клетки обладают таким свойством, как репликация, что с течением времени приводит к внедрению новой мутации и может послужить изменением данных.

Чтобы обойти эти проблемы, команда под руководством Георгия Чурча, биолог «Гарвардской медицинской школы» (Harvard Medical School) в Бостоне, создала информационно-архивную систему ДНК, которая вообще не использует клетки. Вместо этого, в струйный принтер вкладываются короткие фрагменты химически синтезированного ДНК на поверхности крошечного стеклянного чипа. Для кодирования цифрового файла, исследователи делят его на мелкие блоки данных и конвертируют их не в 1 и 0 типичных цифровых носителях данных, а в четырёхбуквенной системе кодирования A, C, G и T. Таким образом, каждая фрагмент ДНК содержит цифровой «штрих-код», который записывает его расположение в исходном файле. Чтение данных требует секвенсор ДНК и компьютер, чтобы собрать все фрагменты в порядок и конвертировать их обратно в цифровой формат. Таким образом, компьютер проводит корректирование: каждый блок данных копируется тысячи раз и подвергается сравнению с другими копиями, в результате этого выявляются и фиксируются любые ошибки.

Чтобы продемонстрировать свою систему в действии, учёные использовали ДНК чипы для кодирования книг по генетике. Это сработало. После преобразования книги в ДНК и перевода его обратно в цифровую форму, система совершила только две ошибки из миллиона битов, оставив всего лишь нескольких опечаток. Эта система сравнима с DVD дисками и намного превосходит магнитные жёсткие диски. Из-за их крошечного размера, ДНК чипы являются носителем данных с самой высокой информационной плотностью, сообщили исследователи в журнале «Science».

Просто представьте, один грамм ДНК может хранить в себе 700 терабайт данных. Это 14 000 «Blue-ray» дисков по 50 гигабайт. Чтобы записать такой объём информации на жёсткие диски, потребовалось бы 233 жёстких диска, объёмом по 3 терабайт каждый, общим весом в 151 килограмм. В свои опытах Чурча записал в ДНК 700 килобайт данных (последняя книга Чурча), а затем создал 70 миллиардов её копий. Всего же получилось около 44 петабайт записанной информации.

Хотелось бы отметить, что на сегодняшний день пока ещё нельзя заменить флэш-диск генетическим материалом. «В настоящее время стоимость упорядочивания ДНК и других инструментов делает это непрактичным для общего пользования», - говорит Дэниел Гибсон, биолог из «Института Дж. Крейга Вентера» (J. Craig Venter Institute) в Роквилле, штат Мэриленд. «Но, время движется быстро и эта технология в скором времени станет более доступной, быстрой и будет иметь самые мизерные размеры».

Гибсон руководил командой, создавшей первый полностью синтетический геном, который включал «водяные знаки» дополнительных данных, закодированных в ДНК. Тогда, исследователи использовали трёхбуквенную систему кодирования, которая является менее эффективной, чем система команды Чурча, но имеет встроенные средства защиты живых клеток от перевода ДНК в белки.

Источник: petrik.kz

Похожие новости:
Физики уместили 10 бит в одном фотоне
Физики из нидерландского Университета Твента побили рекорд записи информации в одиночных фотонах, поместив в единичный квант света свыше 10 бит данных. Новый результат, по словам авторов, позволит значительно улучшить существующие методики квантовой криптографии — в современных устройствах фотон ..
2016-09-28 18341 0 Технология
0
В Англии создали полый оптоволоконный кабель
Оптоволоконные кабели сегодня обычно производятся из стекла или пластика, и данные материалы ощутимо замедляют распространение светового сигнала. Исследователи Университета Саутгемптона (University of Southampton) из Англии создали полый оптоволоконный кабель, наполненный воздухом, что позволяет увеличить скорость передачи ..
2013-03-27 1843 0 Технология
0
Ученые создали самое маленькое магнитное запоминающее устройство
Ученые из германского научного центра CFEL и специалисты IBM создали самое маленькое в мире магнитное запоминающее устройство - они смогли записать один байт на 96 атомах, в то время как для записи этого объема данных на современных жестких дисках требуется полмиллиарда атомов, говорится ..
2012-01-13 3372 0 Технология
0
Суперкомпьютер стал врачом-диагностом
Суперкомпьютеру Watson, который прославился после победы над американскими знатоками в телевикторине Jeopardy! (аналог "Своей игры"), нашли еще одно применение. "Искусственный разум" наняли в качестве виртуального диагноста несколько клиник в США, чтобы он выдавал советы по лечению различных ..
2012-08-24 1505 0 Технология
0
Новая технология обеспечит смартфоны терабайтом памяти
Компания Crossbar анонсировала Resistive RAM (RRAM) — новый тип памяти, позволяющий уместить терабайт информации на одном чипе размером с почтовую марку. Также новая технология считывает данные в 20 раз быстрее, чем флеш-память типа NAND, используемая почти во всех устройствах ..
2013-08-6 1812 0 Технология
1
Зеркало отучили изменять направление поляризации света
Группа физиков из США разработала многослойное зеркало, которое, в отличие от обычных зеркал, при отражении не меняет направление круговой поляризации света. Благодаря использованию периодического массива несимметричных отверстий в одном из слоев, поляризованный свет, закрученный в одну сторону, полностью ..
2017-11-19 3520 0 Технология
0
Синтетические организмы получат модули ДНК-памяти
Ученые разработали генноинженерные конструкции, предназначенные для хранения информации у синтетических организмов. Они способны записывать, хранить и перезаписывать информацию. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ее краткое содержание приводит сайт NatureNews. В основе разработанной конструкции находится ..
2012-05-23 1503 0 Технология
0
Напечатаны бумажные чипы памяти с помощью струйного принтера
Исследователи из Научно-технического исследовательского центра VTT, Финляндия, продемонстрировали, что при помощи достаточно простых методов струйной печати особыми «металлизированными» чернилами можно изготавливать чипы памяти непосредственно на бумаге, при этом, достаточно большими рулонными партиями. Такая очень дешевая «бумажная» ..
2015-04-26 1939 0 Технология
1
Ученые сумели записать информацию в квантовые биты
Специалисты из Гарвардского университета сумели организовать запись информации на 2 секунды в квантовые биты. Что является безусловным прорывом по сравнению с предыдущим опытом, когда данные были доступны в течение времени, которое меньше этой цифры на 6 порядков, сообщает «PC-News.info». Кубитом называют ..
2012-07-10 1396 0 Технология
0
Создана видеокамера, записывающая триллион кадров в секунду
"Во Вселенной нет ничего, что было бы слишком быстрым для этой камеры", - скромно заявляет потсдок Андреас Фельтен (Andreas Velten), один из авторов новой разработки.Действительно в видеоролике ниже для примера показано, как камера регистрирует продвижение светового луча по литровой бутылке из-под ..
2011-12-15 6184 0 Технология
0
Чудеса технической мысли на выставке в Женеве
В Женеве с большим успехом проходит Международный салон изобретений. Там всё необычно - искусственная радуга, машина сновидений, туфли-трансформеры. Пока эти чудеса можно увидеть только на выставке, но когда-то Женевский салон открыл дверь в мир вещам, без которых мы сегодня не представляем своей жизни. Все ..
2013-04-15 1926 0 Технология
0
Кения построит в саванне город будущего
Кенийское правительство объявило о планах инвестировать 14.5 млрд. долларов в строительство нового города под названием Konza Technology City, который, по словам президента страны Мваи Кибаки, должен стать своего рода Силиконовой долиной на африканском континенте, сообщает ..
2013-01-31 1751 0 Технология
-1
В Армении рассчитана общая доля возобновляемой энергетики
Согласно расчётам, проведённым Министерством энергетики и природных ресурсов Армении, доля электроэнергии, вырабатываемой за счет возобновляемых источников энергии в стране, составляет около 7% в совокупной выработке. По словам министра энергетики и природных ресурсов Армении Левона Шахвердяна, по состоянию на прошлый ..
2011-10-27 1708 0 Технология
0
Ученые создали батарею из жидкого металла
Американские ученые создали батарею с жидкими электродами. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Массачусетского технологического института. В новой батареи два жидких электродных слоя разделены слоем жидкого электролита. ..
2014-09-23 1683 0 Технология
0
Физики создали квантовый симулятор с сотнями кубитов
Физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали квантовый симулятор, который может спроектировать взаимодействия между сотнями квантовых битов (кубитов) — в 10 раз больше по сравнению с предыдущими устройствами, сообщает «WordScience.org».Как было описано 26-го апреля 2012-го ..
2012-04-27 2256 0 Технология
0