ДНК како издржливо и ефикасно биолошко складиште за дигитални податоци 169; Фондација Асман

Вести од науката

ДНК како траен и ефикасен биолошки медиум за складирање на дигитални податоци [169]

Концептот на персонализирана медицина ветува дека ќе ги прилагоди препораките за спречување и лекување на болести што е можно повеќе на индивидуалниот пациент (1). За ова да биде успешно, прво треба да се соберат, проценат и да се зачуваат големи количини на податоци.

издржливо

Конвенционалните медиуми за складирање на податоци како што се хард дисковите се релативно краткотрајни. За да се зачуваат овие збирки на податоци, тие треба редовно да се копираат. Двајца научници од Универзитетот Колумбија и Центарот за геноми во Newујорк (NYGC) сега го искористуваат потенцијалот на ДНК материјалот како биолошко складиште за дигитални информации (2). Користејќи алгоритам дизајниран за проследување видео на мобилен телефон, тие успеаја да компресираат комплетен компјутерски оперативен систем, филм и други датотеки во ДНК олигонуклеотиди и да ги извлечат недопрени.

Научни детали

Генетските носители се скоро совршен медиум за складирање. ДНК прима информација екстремно компресирана со милениуми и не станува застарена технички.

Професорот по компјутерски науки, Јанив Ерлих од Институтот за наука на податоци на Колумбија и неговата колешка Дина Зиелински сега докажаа, во соработка со Центарот за геноми во Newујорк, дека ДНК е погодна за одржување на дигиталните податоци непроменети. Тие избраа шест репрезентативни датотеки за кодирање во ДНК; комплетен компјутерски оперативен систем, француски краток филм „Пристигнување на возот во Ла Сиотат“ од 1895 година, подарок картичка „Амазон“ во вредност од 50 долари, компјутерски вирус, пионерски знак и публикација од 1948 година од страна на теоретичарот на информации Клод Шенон.

Комбинирани во главна датотека, шесте медиуми се преведени во кратки низи на бинарен код составени од единици и нули. Алгоритмот за корекција на Fountain Code помогна случајно да се доделат овие низи на четирите основи на нуклеотиди во ДНК: A, G, C и T и да се избришат комбинациите на грешки. Како резултат на информатичките капки добија баркодови за дешифрирање.

Стартатот за синтеза на ДНК, Twist Bioscience од Сан Франциско, ги претвори 72,000 ДНК жици опишани на овој начин во молекули на ДНК. На крај, но не и најмалку важно, дигиталните информации може да се добијат од овие биомолекули без грешки. Со својата технологија за кодирање, научниците исто така успеаја да ги удвојат ДНК насоките и со тоа да произведат копии без грешки од оригиналните датотеки.

Извонредната изведба на компресијата беше исто така. Во просек 1,6 бита беа спакувани во секој базен нуклеотид, најмалку 60% повеќе податоци отколку со конвенционалните техники. Потребен е само еден грам ДНК материјал за да се зачуваат 215 петабајти (= 1.000.000.000.000 бајти) податоци. Биомолекулите затоа се сметаат за најгустиот уред за складирање на податоци што некогаш бил користен. Архивирањето на дигиталните податоци во биолошкото складирање е сè уште премногу скапо за употреба во голем обем. Потребни беа 7000 УСД за да се направат жиците на ДНК и уште 2.000 УСД за да се дешифрираат.