Через 100 лет все сегодняшние DVD-диски, жесткие диски и флешки будут давно мертвы. Но, по крайней мере, одна музыкальная запись сохранится с наших дней без перезаписи. Речь идет о композиции This Too Shall Pass альтернативной рок-группы OK Go. Музыкальный клип, изображающий впечатляющую конструкцию, называемую машиной Голдберга, стал частью 202-мегабайтного фрагмента данных, зашифрованного в ДНК-хранилище. Это – самый большой «ДНК-тайник» с данными, существующий на сегодня.
Проект сохранения данных в ДНК стал результатом сотрудничества Microsoft и института информатики при Вашингтонском университете. Также в проекте принимал участие стартап Twist Bioscience. Все вместе исследователи работают над тем, чтобы однажды представить человечеству принципиально новую технологию хранения данных. Речь идет о физических ДНК-носителях, которые заменят жесткие диски.
ДНК-хранилища могут иметь ряд преимуществ перед любой технологией, которой мы располагаем сегодня. Во-первых, они отличаются невероятной плотностью хранения информации. Во-вторых, они надежны. В теории, такое хранилище может просуществовать сотни, и даже тысячи лет, не потеряв ни одного бита информации.
Чтобы записать данные, исследователи конвертируют двоичный код в молекулы нуклеотида, которые формируют блоки ДНК. Различные пары оснований представляют единицы и нули. Чтобы считать записанную информацию, используется та же технология, что применяется учеными всего мира для расшифровки генома растений и животных. После считанные данные снова конвертируются в двоичный код.
Идея хранения информации в ДНК не нова, хотя реальных успехов ученые стали добиваться лишь в последние несколько лет. К примеру, в 2012 году исследователи Медицинской школы Гарварда смогли сохранить в ДНК небольшую цифровую книгу. В 2013 году европейский Институт Биоинформатики записал в хранилище 739 килобайт звукозаписей низкого качества. Чуть позже Медицинская школа Гарварда смогла улучшить свой результат и сохранила в ДНК французский немой фильм «Путешествие на Луну» объемом 22 мегабайта. Лишь сегодня объем записанной информации впервые стал трехзначным.
Само собой, 200 мегабайт – не предел. В прошлом году исследователи заявили, что со временем смогут поместить один эксабайт (миллион терабайт) информации в объем ДНК, сопоставимый с единственной песчинкой.
Но, помимо технической реализации этого амбициозного плана, ученым придется решить еще две проблемы. Речь идет о снижении стоимости технологии и об ускорении процесса чтения и записи. На данный момент запись одного бита информации в ДНК стоит очень дорого. Что еще хуже, и запись, и считывание данных происходит очень медленно. В 2012 году, после удачного эксперимента с записью книги, один из ученых назвал всю затею «проектом тщеславия». По его словам, это сопоставимо с использованием механических счетов для решения задачи гамильтонова пути – задачи, с которой современный компьютер справится за секунду. В общем, пока ни о каком коммерческом использовании технологии не может быть и речи.
Тем не менее, исследователи полны оптимизма. Они уверены, что со временем смогут решить проблемы стоимости и скорости технологии. По их словам, нет никаких фундаментальных преград, которые могли бы помешать сделать процесс чтения и записи более быстрым и дешевым. Не исключено, что первое коммерческое применение ДНК-хранилищ мы увидим в течение ближайших 10 лет.
Но даже если ДНК-приводы не поселятся в наших компьютерах, технологию все равно не отправят в утиль. Она может быть использована для сохранения наиболее важной информации – культурного наследия человечества. К сожалению, сегодня подобная бесценная информация хранится на очень ненадежных носителях. К примеру, крупнейшая библиотека мира, Библиотека Конгресса США, до сих пор хранит оцифрованные данные на DVD и CD. Через пару десятков лет, если не раньше, эти носители начнут массово «сыпаться», теряя драгоценное наследие.
Еще один важный аспект экспериментов с ДНК заключается в том, что они показывают важность использования органических компонентов в высоких технологиях. Фантасты, которые представляли себе будущее, наполненное сталью и кремнием, ошибались. Похоже, настоящее будущее науки, технологий и самого человечества, как вида, лежит на стыке органики и синтетики. И это – потрясающе.
