ДНК-магнитофон: китайцы создали революционную систему хранения данных
Южный научно-технологический университет в Шеньчжене. Фото: Imaginechina-Tuchong / Legion-Media
Китайские исследователи создали невероятное — устройство хранения данных на основе генной инженерии. Внешне оно напоминает архаичную аудиокассету, вот только вмещает 36 петабайт данных, то есть примерно 15 млрд часов музыки — больше, чем индустрия звукозаписи выпустила в свет за все время. При этом, как утверждают разработчики, данные на таких кассетах со временем почти не деградируют — в отличие от ситуации с CD, HDD и SSD. Это дает шанс преодолеть глобальный кризис хранения данных.
Технологический прорыв совершила
группа ученых Южного научно-технологического университета в Шеньчжене (Гуандун) во главе с профессором Синьюй Цзянем. Команда представила специальный привод для записи, воспроизведения и стирания информации — и, собственно, ДНК-кассету. Если в магнитофонной кассете на ленту из полиэстера наносились ферромагнитные частицы, то тут на ленту из смеси полиэстера и нейлона наносятся синтетические цепочки ДНК. Четыре основания ДНК (аденин, гуанин, цитозин и тимин) служат биологическим эквивалентом двоичного кода компьютера, записывая цифровую информацию в молекулярных последовательностях.
10 сентября 2025 года в журнале Science Advances исследователи опубликовали отчет, доказывающий работоспособность системы. Они успешно преобразовали цифровое изображение в ДНК-формат, а потом считали его с ленты.
Записывать и хранить данные в цепочках ДНК ученые пытались давно. Это логично, ведь ДНК, собственно, и есть отлаженная природой за миллионы лет система хранения данных. Но оставались нерешенными две задачи: как извлекать данные с биологического носителя и как уберечь хрупкие цепочки ДНК от механических повреждений.
Чтобы решить первую проблему, группа Синьюй Цзяня нанесла на ленту с цепочками ДНК подобие штрих-кода, разделив ее на миллионы адресных разделов. «Этот как искать книги в библиотеке, — объясняет Цзян журналу New Scientist. — Сначала мы ищем полку, а затем книгу на ней»
В итоге китайские ученые добились высочайшей плотности хранения данных. 100 метров такой ленты могут вместить более 3 миллиардов песен по 10 мегабайт каждая.
Проблему хрупкости ДНК-материала китайцы решили с помощью «кристаллической брони» из зеолитного имидазолата (ZIF). Этот каркас из ионов металлов, соединенных органическими молекулами, обычно используют как катализатор и адсорбент. Китайские ученые нанесли ZIF на ленту тончайшим слоем. Он защищает цепочки ДНК от разрушения, не мешая работать с информацией. Это, как считают разработчики, позволит кассетам сохранять данные на протяжении многих лет без ухудшения качества.
Изобретение китайцев дает надежду на преодоление глобального кризиса хранения данных. Их число растет в геометрической прогрессии, дата-центров становится все больше. По прогнозам, человечество будет генерировать 180 зеттабайт в год, причем большая часть этих данных будет редко востребована. Сегодня их хранят на CD, HDD и SSD, которые постепенно деградируют, а потому требуется периодически переносить данные на свежие носители.
Если технология будет успешно масштабирована и наберет популярность — появится возможность сделать огромные и чрезвычайно энергозатратные в настоящий момент дата-центры более компактными и эффективными. Но на пути в это светлое будущее — как минимум пара серьезных препятствий.
Стоимость производства такой кассеты и «ДНК-магнитофона» в настоящий момент еще слишком велика. Но важнее даже другое: скорость извлечения данных пока крайне низкая. Во время теста записанное на ДНК-кассету цифровое изображение китайские ученые смогли считать за 50 минут. Перспективы нового китайского изобретения, очевидно, во многом зависят от решения этой технической проблемы.
Еще по теме
