Новые технологии ДНК открывают путь к созданию «живых жестких дисков», способных работать тысячи лет.

(Дэн Три) - В биотехнологической отрасли открылось новое направление: американские ученые официально представили систему Atlas Eon 100.

2 декабря компания Atlas Data Storage, новаторская американская компания, сделала исторический шаг вперед в биотехнологической отрасли и официально представила Atlas Eon 100. Эта технология позволяет кодировать данные в синтетическую ДНК для создания платформы хранения данных со сроком службы, значительно превосходящим любые существующие носители.

По мнению исследователей, это может стать началом эры биоархивирования, в которой цифровое наследие человечества будет защищено наиболее устойчивым способом.

Atlas Eon 100 был официально представлен 2 декабря (Фото: Getty).

От двоичного кода к языку жизни

Калифорнийская компания Atlas Data Storage заявляет, что её система Atlas Eon 100 — первый коммерческий сервис хранения данных, использующий синтетическую ДНК в таких масштабах. Цифровая информация преобразуется из привычных последовательностей нулей и единиц в четыре буквы, составляющие генетический материал: аденин (А), цитозин (Ц), гуанин (Г) и тимин (Т).

Кодирование данных в ДНК — идея не совсем новая. Один из первых экспериментов, опубликованный в журнале Nature в 2012 году, показал, что исследователи могут хранить книги, изображения и программное обеспечение в синтетической ДНК с высокой точностью.

В последующие годы несколько групп из Вашингтонского университета и Microsoft Research продолжили демонстрировать стабильную способность ДНК к хранению при хранении в сухих, темных условиях.

Исследования, проводимые с 2012 года, показали, что синтетическая ДНК может хранить книги, изображения и программное обеспечение с высокой точностью, открывая путь к созданию устойчивой технологии хранения данных в сухих, темных условиях (Фото: Getty).

Новшество Atlas Eon 100 заключается в том, что эта система может быть развернута на корпоративном уровне. Компания заявляет, что синтетическая ДНК дегидратируется и упаковывается в оптимальных условиях для сохранения стабильности.

В этом состоянии молекулы ДНК не подвержены окислению или биодеградации, что позволяет данным сохраняться в течение тысяч лет без необходимости в питании или регулярном обслуживании.

«Atlas гордится тем, что является единственной в мире компанией, которая масштабно внедрила систему хранения данных на основе ДНК. Это результат более чем десятилетия междисциплинарных исследований, обеспечивающий оптимальное решение для долгосрочного хранения данных», — заявил Билл Баньяй, основатель Atlas Data Storage.

Atlas Eon 100 использует синтетическую ДНК, которая обезвожена и особым образом упакована, что позволяет данным сохраняться в течение тысяч лет без электричества и обслуживания (Фото: Getty).

Решение проблемы продолжительности жизни цифровых устройств.

Учёные неоднократно предупреждали, что большинство современных носителей информации имеют короткий срок службы. Механические жёсткие диски обычно выходят из строя примерно через 10 лет из-за износа подвижных частей. Флэш-память подвержена потере данных через 1-2 десятилетия из-за утечки тока. DVD и Blu-ray диски также ограничены процессом старения оптического слоя.

По данным Национального института стандартов и технологий, многим крупным центрам обработки данных приходится периодически копировать данные, чтобы избежать их повреждения, что увеличивает эксплуатационные расходы. Миллионы устройств хранения данных выбрасываются каждый год, создавая значительное количество электронных отходов.

Короткий срок службы жестких дисков, флэш-памяти и оптических дисков вынуждает центры обработки данных постоянно выполнять резервное копирование, что увеличивает расходы и ежегодно приводит к образованию большого количества электронных отходов (иллюстративное фото).

Между тем, ДНК оказалась долговечной структурой хранения информации в природе. Образцы ДНК древних животных, обнаруженные в вечной мерзлоте, могут сохраняться более миллиона лет. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications в 2021 году, показало, что ДНК сохраняет высокую стабильность в сухих и тёмных условиях, даже при комнатной температуре.

Atlas Eon 100 создан на основе этих данных. Компания заявляет, что плотность хранения ДНК в тысячи раз выше, чем у традиционных жёстких дисков. Большой объём данных может поместиться на флеш-накопителе размером с палец. Заявленная надёжность составляет 99,9999999999%, что означает практически нулевую вероятность ошибки.

Потенциал сохранения цифрового наследия для поколений.

Эксперты по культуре и архивисты рассматривают ДНК-технологии как перспективный способ долгосрочного сохранения информации. В условиях, когда бумажные документы, плёнки или цифровые записи подвержены износу со временем, синтетическая ДНК может служить надёжным «физическим представлением» данных.

Отсканированные изображения артефактов, исторических документов, текстов на древних языках или устных записей можно кодировать и сохранять без необходимости копирования. Музеи и библиотеки могут значительно сократить расходы на содержание холодильных хранилищ и серверов.

Несколько международных исследовательских групп предложили использовать ДНК для хранения информации о местах, сталкивающихся с изменением климата, включая карты, архитектурные моделирования или археологические данные.

Синтетическая ДНК открывает более устойчивый способ сохранения цифровых документов и артефактов (Фото: Getty).

В научной сфере потребность в долгосрочном хранении больших массивов данных стремительно растёт. Хранилища климатических данных, данные биологического моделирования, астрономических наблюдений и данные для обучения искусственного интеллекта — всё это требует более безопасных решений.

По оценкам Международного энергетического агентства, мировые центры обработки данных потребляют около 460 ТВт·ч электроэнергии в год, что эквивалентно потреблению всей Франции. Перенос части этих данных в ДНК мог бы значительно снизить энергетическую нагрузку.

Амбициозный план расширения до терабайтной емкости.

Atlas Eon 100 в настоящее время находится на первом этапе коммерческой эксплуатации. Долгосрочная цель компании — разработать систему, которая обеспечит хранение данных объёмом в несколько терабайт, одновременно снизив стоимость синтеза ДНК до более доступного уровня.

Технические препятствия сохраняются. Стоимость синтеза и секвенирования ДНК в настоящее время значительно превышает стоимость магнитных носителей. Однако темпы снижения цен в молекулярной биологии стремительны.

Согласно отчёту Национальных институтов здравоохранения США, за последние два десятилетия стоимость секвенирования снизилась более чем в миллион раз. Если эта тенденция сохранится, стоимость хранения ДНК в будущем может приблизиться к приемлемому уровню.

Несколько международных исследовательских групп также разрабатывают более надёжные алгоритмы шифрования для повышения плотности информации и снижения риска ошибок при перечитывании данных. Методы защиты ДНК с помощью кремния или полимерных материалов могут помочь повысить её устойчивость к различным воздействиям.

Выпуск Atlas Eon 100 выводит ДНК из лабораторных исследований в мир приложений. ДНК долгое время считалась оптимальной структурой для хранения информации благодаря своей высокой сжимаемости и стабильности во времени. Обращение к самой природе для решения проблемы хранения данных становится более экологичным подходом, чем энергозависимые решения.

Учитывая, что объём данных, генерируемых в мире, как ожидается, превысит 180 зеттабайт к концу десятилетия, потребность в долговременном хранении данных неизбежна. ДНК-технология, возможно, не заменит полностью электронное хранение, но она может стать основой для данных, требующих максимально долгосрочного хранения.

Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cong-nghe-dna-moi-mo-duong-cho-o-cung-song-co-tuoi-tho-hang-nghin-nam-20251209183924681.htm