Технологии использования ДНК для долгосрочного хранения становятся немного ближе к реальности

Технологии ДНК

В настоящее время исследователи из различных уголков земного шара занимаются поисками и разработками новых технологий долговременного хранения информации. Это связано с тем, что существующие носители информации, такие, как жесткие диски, оптические диски, flash-память и т.п. мoгут oбeспeчить сoxрaннoсть инфoрмaции нa прoтяжeнии мaксимум 50-100 лeт.

Oдним из aльтeрнaтивныx мeтoдoв дoлгoврeмeннoгo xрaнeния инфoрмaции являeтся испoльзoвaниe мoлeкул ДНК в кaчeствe информационных носителей. Между тем, главным недостатком этого метода является достаточно высокий уровень ошибок, связанных с несовершенством используемых методов и временной химической деградации молекул, возникающих при определении последовательности (секвенсировании) генетического кода, содержащегося в ДНК.

Недавно исследователи из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) в Цюрихе провели исследования, в ходе которых было решено некоторое количество основных проблем, связанных с хранением информации в ДНК, а найденные учеными решения позволяют уже сейчас реализовать методы свободного от ошибок хранения генетически закодированной нумерационный информации. Дальнейшие же совершенствования разработанных учеными технологий позволят создать устройства хранения информации, способные твердо хранить ее в течение миллиона лет или около этого.

Технологии использования ДНК

Первой решенной учеными проблемой стала проблема предотвращения химической деградации молекул ДНК. Для проверки качества герметизации и работы «упаковки» исследователи выдерживали запечатанную ДНК при температуре с 60 до 70 градусов по шкале Цельсия. Несколько недель хранения в таких условиях, с точки зрении интенсивности процессов химической деградации, эквивалентны сотням лет хранения генетического материала в нормальных условиях. Проверка сохранности генетического материала, прошедшего процедуру ускоренного искусственного старения, показала, что только капсулы из кварцевого стекла смогли обеспечить целостность молекул ДНК, в которых сохранилась вся закодированная в них информация.

Вторая проблема, которую посчастливилось решить швейцарским ученым, заключается в том, что любое существующее оборудование секвенсирования ДНК отнюдь не дает абсолютно точных результатов. У любого такого оборудования имеется параметр, называемый абсолютной погрешностью, ценность которого может отличаться на порядок и больше у простых и сложных установок, стоимость которых различается на большее количество порядков. Но и самые лучшие образцы устройств-секвенсоров неспособны обеспечить стопроцентную правильность считывания генетической информации, что абсолютно неприемлемо для любых устройств хранения информации.

считываниe генетической информации

Для преодоления этой проблемы исследователи использовали очень старый прием, заключающийся в использовании корректирующего кодирования, содержащего избыточную информацию. Ученые использовали адрес Рида-Соломона (Reed-Solomon Code), который обеспечивает более надежную коррекцию ошибок, чем код Хэмминга, использовавшийся в первых гибких, жестких и оптических дисках. «Для того, чтобы определить кривую, к примеру, параболу, требуется только три точки» — рассказывает Райнхард Хекель (Reinhard Heckel), сотрудник Лаборатории коммуникационных технологий ETH Zurich, — «Мы добавили к этому еще две точки, для случая, когда одна любая остановка потеряется или сместится со своей позиции».

Технологии использования ДНК для долгосрочного хранения становятся немного ближе к реальности
Ваша оценка!


Читайте также:

Поделиться с друзьями