Przejdź do treści

700 terabajtów w 1 g DNA

Ilość ge­ne­ro­wa­nych przez nas da­nych ro­śnie z dnia na dzień. Gdzie je za­pi­sywać, aby po pierwsze: zmie­ścić, po drugie: trwale zachować?

Firma Hi­tachi twierdzi, że w szkle kwar­cowym (pi­sa­liśmy już o tym), a na­ukowcy z Ha­rvard Me­dical School, że w DNA. Czło­wiek do­piero nie­dawno od­krył jego po­ten­cjał. Choć na­tura ko­rzysta z tej me­tody za­pisu od mi­liardów lat, po­dwójna he­lisa kwasu de­ok­sy­ry­bo­nu­kle­ino­wego (DNA) zo­stała opi­sana przez ze­spół na­ukowców z Ca­ven­dish La­bo­ra­tory w Cam­bridge do­piero w 1953 roku.

Pro­wa­dzone od tam­tego czasu ba­dania DNA są zwią­zane nie tylko z me­dy­cyną, ale rów­nież z bio­tech­no­logią, a jednym z kie­runków badań jest wy­ko­rzy­stanie tego na­tu­ral­nego no­śnika do za­pi­sania do­wol­nych da­nych. Jest to moż­liwe dzięki prze­kształ­ceniu ich na zapis bi­narny, gdzie pary zasad od­po­wia­dają zerom i jedynkom.

Po­je­dyncza nitka DNA, która zo­stała po­trak­to­wana jako blok da­nych, prze­cho­wuje 96 bitów in­for­macji plus 19-​bitowy adres umoż­li­wia­jący od­ko­do­wanie za­pi­sa­nych in­for­macji. Dane bi­narne są naj­pierw prze­twa­rzane na ciąg od­po­wia­da­ją­cych im zasad, a potem na­stę­puje zsyn­te­ty­zo­wanie od­po­wied­nich ciągów DNA. W ten sposób in­for­macja zo­staje ukryta w ko­dzie DNA.

Te­stując moż­li­wości prze­cho­wy­wania da­nych za po­mocą DNA, na­ukowcy z Ha­rvard Me­dical School za­pi­sali w ten sposób 53 tys. słów, kil­ka­na­ście ilu­stracji i pro­gram kom­pu­te­rowy, osią­gając za­razem re­we­la­cyjną gę­stość – w prze­li­czeniu 700 te­ra­bajtów na każdy gram DNA.

To tak jakby za­pisać 14.000 filmow BluRay w kropli wody. Za­równo zapis, jak i de­ko­do­wanie jest na obecnym etapie roz­woju tech­no­logii bardzo cza­so­chłonne. Za­pi­sanie 30-​stronicowej książki po­chło­nęło kilka dni, a od­czy­ty­wanie da­nych przy po­mocy nowej tech­no­logi przy­po­mina od­czy­ty­wanie kodu genetycznego.

Wy­daj­ność obec­nych kom­pu­terów na razie jest zbyt słaba, aby za­pewnić przy­zwoite pręd­kości od­czytu tych da­nych. Naj­szybsze kom­pu­tery świata po­trze­bują kilku go­dzin aby prze­pro­wa­dzić ana­lizę kodu ge­ne­tycz­nego i od­czytać za­warte w nim in­for­macje. Czas po­trzebny do za­pisu i od­czytu bę­dzie jednak maleć, więc DNA ze względu na trwa­łość i po­jem­ność może być bardzo efek­tywnym no­śni­kiem da­nych. Będą mogły prze­trwać ty­siące, mi­liony, mi­liardy lat.

Powiązane materiały: