Первая полностью автоматизированная система хранения данных в ДНК

Исследователи из Вашингтонского университета и Microsoft продемонстрировали первую полностью автоматизированную систему для записи и считывания данных в синтетической ДНК. Это ключевой шаг для перевода технологии из исследовательской лаборатории в коммерческие дата-центры.

В простом тесте команда успешно закодировала слово "hello" в синтезированных фрагментах ДНК и автоматически конвертировала их обратно в цифровые данные. Результаты описаны в статье, опубликованной 21 марта в Nature Scientific Reports.

Почему ДНК?

  • ДНК может хранить информацию в пространстве, на порядки меньшем, чем современные дата-центры.
  • Это перспективное решение для растущих объёмов данных.
  • Вся информация с склада-размера дата-центра может поместиться в объёме, сравнимом с несколькими игральными костями.

Цель и вызовы

Конечная цель — создать для пользователя сервис, неотличимый от облачного хранилища. Для коммерциализации необходимо:

  1. Автоматизировать процесс, исключив ручной труд, который "слишком подвержен ошибкам, дорог и громоздок".
  2. Снизить стоимость синтеза и секвенирования ДНК.

Как работает система

  1. Специальное ПО конвертирует цифровые данные (0 и 1) в "буквы" ДНК (A, T, C, G).
  2. Доступное лабораторное оборудование подаёт жидкости и реагенты в синтезатор, который создаёт фрагменты ДНК и помещает их в хранилище.
  3. Для считывания система добавляет другие химикаты, и микрожидкостные насосы направляют ДНК в секвенатор, который "читает" последовательности и конвертирует их обратно в цифровой формат.

Преимущества и перспективы

  • Долговечность: ДНК может сохраняться тысячи лет в подходящих условиях.
  • Свобода для инноваций: Автоматизация освобождает учёных от рутины, позволяя "инноваровать гораздо быстрее".
  • Гибкость: Система модульна — её компоненты можно легко заменять на новые.
  • Вычисления в ДНК: Команда уже разрабатывает методы поиска и обработки данных (например, изображений с яблоком) на уровне молекул, без обратной конвертации в цифру.

Достижения лаборатории

  • Уже сохранены в ДНК и считаны без ошибок: фотографии кошек, литературные произведения, видео.
  • Текущий рекорд ёмкости — 1 ГБ данных (предыдущий — 200 МБ).
  • Разрабатываются системы программируемой микрофлюидики ("Puddle" и "PurpleDrop") для дешёвой автоматизации экспериментов с жидкостями.

Следующие шаги — интеграция автоматизированной системы с технологиями вроде PurpleDrop и молекулярного поиска.