Исследователи из Научного центра синтетической биологии Frontiers и ключевой лаборатории системной биоинженерии Тяньцзиньского университета в Северном Китае нашли способ справиться с разрывами и перестройками ДНК, что позволяет им хранить оцифрованные данные в течение десятков тысяч лет. Об этом сообщает CGTN. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
ДНК является идеальной средой хранения данных благодаря ее высокой плотности, долговечности и низкой стоимости обслуживания. Однако такой способ может быть очень нестабильным, поскольку цепи ДНК периодически обрываются и часто происходят перестройки во время синтеза ДНК, амплификации, секвенирования и сохранения, что затрудняет хранение значимых данных в оцифрованной форме.
Согласно научной публикации в престижном издании Nature Communications, исследователи из Научного центра синтетической биологии Frontiers и ключевой лаборатории системной биоинженерии Тяньцзиньского университета в Северном Китае разработали новый алгоритм сборки цепей молекул ДНК с использованием графа де Брейна и встроенного активного поиска путей для решения таких задач.
Проще говоря, алгоритм представляет собой систему кодирования-декодирования, нацеленную на врожденный дефект ДНК. Он также обрабатывает разрывы ДНК и перестройки во время сохранения молекул ДНК при их различных преобразованиях и копирование данных на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) в качестве средства обнаружения и исправления ошибок.
В качестве экспериментального подтверждения своей концепции ученым удалось сохранить изображения 10 фресок, найденных в Дуньхуане (в провинции Ганьсу на северо-западе Китая) – в объеме оцифрованных данных, эквивалентном 6,8 МБ. В исследовании также была достигнута высокая логическая плотность – 1,30 бит/цикл, поскольку данный метод в традиционном применении обычно снижает логическую плотность.
Ученые также проверили надежность своего метода хранения информации с помощью процедур искусственного «ускоренного старения», многократного независимого поиска данных, глубокой подверженной ошибкам ПЦР и крупномасштабного моделирования.
Результат, демонстрирующий надежность их алгоритма хранения данных в ДНК, подтверждается успешным извлечением закодированной информации из физраствора с молекулами ДНК, который инкубировался при 70 градусах Цельсия в течение 70 дней без какой-либо особой защиты. По оценкам исследователей, это «эквивалентно средней температуре ниже 9,4 градусов по Цельсию в течение более 20 000 лет».