Створено стрічковий накопичувач на основі ДНК

Дослідники з Південного університету науки та технологій (SUSTech) спільно з Шанхайським університетом представили перший у світі робочий прототип стрічкового накопичувача, в якому поєднано ДНК-сховище та традиційну магнітну стрічку з функцією пошуку.

Система кодує дані в синтетичних молекулах ДНК і розміщує їх на котушці з гнучкою плівкою, яка зберігається в касетах. Такий носій можна перемотувати, завантажувати та відтворювати, як класичну магнітну стрічку.

Теоретично це забезпечує щільність запису лише на рівні петабайтів на метр і вкрай тривалий термін служби. Насправді ж під час експериментів вдалося зберегти лише один файл вагою 156.6 КБ, а один повний цикл запису та читання займав приблизно годину.

Стрічка виконана з нейлону та поліестеру шириною 3.5 мм та покрита високощільними штрихкодами, які відіграють роль фізичних адрес для файлів. У ході роботи вчені завдали 5000 таких міток на 9-метрову стрічку, що дозволило виділити окремі області розміщення ДНК. За розрахунками, подібна структура може бути масштабована до мільйона розділів на кілометр носія, причому кожен з них здатний зберігати понад півтерабайта інформації. Це еквівалентно 362 петабайтам на кілометр.

У ході демонстрації команда протестувала повний цикл: 5 невеликих файлів було закодовано в ДНК, записано на стрічку за допомогою вбудованої системи рідинної обробки, потім відновлено методом секвенування, видалено та перезаписано. Всі операції виконувались у приводі розміром з невеликий контейнер для їжі, що включає котушкові мотори, мікроконтролер та оптичний зчитувач штрих-кодів. Незважаючи на наявність пошуку, сама обробка проходила вкрай повільно: вилучення тестового файлу розміром 156.6 КБ зайняло близько 25 хвилин, а повторний запис ще 50 хвилин. Хоча система здатна теоретично визначати до 1570 треків на секунду, синтез та секвенування суттєво обмежують реальну швидкість.

Ключова перевага нової технології — довговічність. Кожна молекула ДНК захищена оболонкою із цеолітного імідазолятного каркасу, яка оберігає її від вологи, ультрафіолетового випромінювання та окиснення. Цей шар можна зняти та відновити лише за кілька хвилин без пошкодження вмісту. За результатами прискорених випробувань термін служби накопичувача складе близько 300 років при кімнатній температурі і десятки тисяч років при зберіганні на холоді.