Duomenų saugojimas DNR pagrindu pastaruoju metu įžengė į naują raidos etapą: JAV mokslininkai sukūrė perrašomą skaitmeninį „kietąjį diską“, galintį saugoti ir redaguoti informaciją molekuliniu lygiu greičiau ir tiksliau nei kada nors anksčiau.
Pirmą kartą 1959 m. amerikiečių fiziko Richardo Feynmano pasiūlyta DNR duomenų saugyklos idėja ilgainiui išryškėjo kaip potencialus sprendimas milžiniškiems informacijos kiekiams saugoti, naudojant nukleorūgštis kaip skaitmeninės informacijos laikmeną.
Tačiau iki šiol viena kompaktiškiausių ir patvariausių informacijos saugojimo sistemų planetoje – DNR – turėjo esminį trūkumą: kartą įrašius duomenis, jų pakeisti nebuvo įmanoma. Norėdami išspręsti šią problemą, Misūrio universiteto Kolumbijoje mokslininkai pasiūlė netikėtą alternatyvą.
Tyrėjų komanda sukūrė tokią saugojimo sistemą, kuri leidžia į DNR įrašytą informaciją redaguoti, taip paversdama ją ne vienkartine archyvavimo terpe, o perrašomu skaitmeniniu kietuoju disku.
Kaip DNR tampa skaitmenine laikmena?
Chemijos ir biomedicininės inžinerijos profesorius Li-Qun „Andrew“ Gu iš Misūrio universiteto teigė, kad komanda siekė supaprastinti DNR duomenų saugojimą. Pasak jo, DNR yra nepaprasta molekulė, nes ji „mažame, stabiliame pakete saugo gyvybės brėžinį“.
Profesorius paaiškino, kad šiuolaikiniai kompiuteriai duomenis saugo kaip nulių ir vienetų seką. Tuo tarpu DNR pagrindu veikiančios saugyklos šiuos bitus paverčia raidžių sekomis – A, C, G ir T. Tai keturi nukleotidų pagrindai, sudarantys genetinį kodą.
DNR saugojimo tankis toks didelis, kad teoriškai visi pasaulio duomenys galėtų tilpti į vieną batų dėžę. Be to, tinkamomis sąlygomis – laikant vėsiai ir sausai – ji išlieka stabili tūkstančius metų ir reikalauja gerokai mažiau energijos nei tradiciniai duomenų centrai.
Vis dėlto iki šiol DNR saugyklos buvo laikomos praktiškai nekintamomis. Tai reiškia, kad kartą užkoduotos informacijos nebuvo galima redaguoti ar panaudoti iš naujo, todėl ši technologija daugiausia tiko tik ilgalaikiam archyvavimui.
Siekdami įveikti šį apribojimą, Li ir jo komanda sukūrė metodą, leidžiantį DNR saugomus duomenis daug kartų ištrinti ir perrašyti. Tokia savybė yra būtina sistemoms, skirtoms kasdieniam naudojimui.
Ateities duomenų saugyklos vizija
Naujas Li sukurtas metodas leidžia DNR veikti kaip modernus kietasis diskas, išlaikant išskirtinį jos saugojimo tankį ir ilgaamžiškumą. Norint atkurti informaciją, būtina perskaityti DNR seką.
Tam komanda kuria kompaktišką elektroninį įrenginį, kuris bus derinamas su molekuliniu masteliu veikiančiu jutikliu – vadinamuoju nanoporų sensoriu. DNR molekulei keliaujant per šį jutiklį, susidaro menki elektros krūvio pokyčiai. Programinė įranga šiuos signalus paverčia atgal į nulius ir vienetus, o galiausiai – į pradinį duomenų failą.
Pasak tyrėjų, ši sistema yra greitesnė, paprastesnė ir draugiškesnė aplinkai nei šiuo metu taikomi metodai. Ilgainiui Gu tikisi visą technologiją sumažinti iki maždaug USB atmintinės dydžio.
DNR informaciją saugo trimačiame tūryje, o ne plokščiuose lustuose, todėl jos talpa yra nepaprastai didelė. Be to, kadangi DNR egzistuoja kaip fizinė molekulė, o ne nuolat prie tinklo prijungta elektroninė sistema, ji užtikrina papildomą apsaugą nuo programišių.
„Galite tai įsivaizduoti kaip ypač saugią seifinę dėžutę jūsų skaitmeniniam gyvenimui“, – sako Gu. Jo teigimu, DNR pagrindu veikiančios saugyklos ateityje galėtų apsaugoti viską – nuo asmeninių prisiminimų ir svarbių dokumentų iki mokslinių duomenų bei įmonių archyvų – be papildomų kibernetinio saugumo rūpesčių.
