Pastaruoju metu duomenų saugojimas DNR pagrindu įžengė į naują raidos etapą: JAV mokslininkai sukūrė perrašomą skaitmeninį „kietąjį diską“, galintį saugoti ir redaguoti informaciją molekuliniu lygiu greičiau ir tiksliau nei iki šiol.
DNR duomenų saugyklos idėją dar 1959 m. pasiūlė amerikiečių fizikas Richardas Feynmanas. Ilgainiui ši koncepcija išryškėjo kaip potencialus sprendimas milžiniškiems informacijos kiekiams kaupti, nukleorūgštis panaudojant kaip skaitmeninės informacijos laikmeną.
Vis dėlto iki šiol viena kompaktiškiausių ir patvariausių informacijos saugojimo sistemų planetoje – DNR – turėjo esminį trūkumą: kartą įrašius duomenis, jų pakeisti nebuvo įmanoma. Siekdami išspręsti šią problemą, Misūrio universiteto Kolumbijoje mokslininkai pasiūlė netikėtą alternatyvą.
Tyrėjų komanda sukūrė saugojimo sistemą, leidžiančią DNR įrašytą informaciją redaguoti. Taip DNR tampa 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 išskirtinė molekulė, nes „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 yra 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.
Tačiau iki šiol DNR saugyklos praktiškai buvo laikomos nekintamomis: kartą užkoduotos informacijos nebuvo galima redaguoti ar panaudoti iš naujo, todėl ši technologija daugiausia tiko 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
Naujasis Li sukurtas metodas leidžia DNR veikti kaip moderniam kietajam diskui, išlaikant išskirtinį 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 – nanoporų sensoriumi. DNR molekulei keliaujant per šį jutiklį, fiksuojami 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 suteikia papildomą apsaugą nuo programišių.
„Galite tai įsivaizduoti kaip ypač saugią seifinę dėžutę jūsų skaitmeniniam gyvenimui“, – teigia Gu. Jo manymu, 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.
