Следующее поколение устройств хранения данных может быть внутри ДНК

По мере того как мир производит всё больше цифровой информации, растёт потребность в более плотных, надёжных и долговечных системах хранения. Учёные из Университета штата Аризона показали, что модифицированная ДНК может не только сохранять данные, но и шифровать их, превосходя современные кремниевые технологии. Работа опубликована в Nature Communications.

Совремённые системы хранения основаны на кремнии: он быстр, но требует огромной инфраструктуры, постоянного питания и охлаждения. Долгосрочное хранение остаётся сложным. ДНК же способна удерживать огромные объёмы информации и сохраняться тысячи лет.

Профессор Хао Ян отметил, что IT-сфера десятилетиями опиралась на кремний, но биологические молекулы можно использовать как платформу для принципиально новых способов записи и защиты данных. Исследователи отказались от традиционного чтения генетического кода и стали применять ДНК как строительный материал, формируя её в крошечные фигуры — подобие оригами. Каждая форма представляет собой уникальный фрагмент данных.

При прохождении таких структур через миниатюрные сенсоры они создают характерные электрические сигналы, которые распознаются алгоритмами машинного обучения. Считывание происходит быстрее и дешевле, чем стандартное секвенирование ДНК.

Другое исследование расширило возможности этой технологии, добавив шифрование. Учёные создают сложные узоры из ДНК-оригами, внутри которых скрыта информация. Чтобы их прочитать, нужны специальные инструменты и правила декодирования. Технология сверхразрешающей визуализации DNA-PAINT позволяет видеть отдельные участки связывания ДНК с высокой точностью, а алгоритмы без учителя восстанавливают зашифрованные сообщения. Без ключа узоры кажутся бессмысленными.

Размер шифровального ключа превышает 700 бит — значительно больше стандартов цифрового шифрования. Сложные трёхмерные структуры дополнительно защищают данные, скрывая их в пространственных слоях, которые трудно интерпретировать традиционными методами. Жёсткие формы ДНК повышают точность распознавания, уменьшая вероятность ошибок.

Исследователи показали, что ДНК способна одновременно сохранять и скрывать информацию. Одни методы ориентированы на быстрое считывание, другие — на максимальную защиту.

Хранение данных на ДНК подходит для долговременного сохранения научных архивов, исторических документов и медицинских записей. Такие структуры устойчивы к экстремальной среде, например высокой радиации или жаре, где электроника часто отказывает.

Работа объединяет биологию, материаловедение, электронику и машинное обучение. ДНК рассматривается уже не как генетический материал, а как перспективная платформа для будущих систем хранения и защиты информации.

Рекомендуем также:

1. Даже недорогой ужин может быть в удовольствие: как приготовить капусту с картошкой мягко и сочно
2. Готовлю каждый день: осетинский пирог на сковороде всего за 10 минут — отличный завтрак для всей семьи
3. Две капли на ватный диск этого средства — и куртка или пуховик как новые: даже в машинке стирать не придётся