Китайские исследователи из Южного университета науки и технологий (SUSTech) и Шанхайского университета разработали ленточный накопитель на основе ДНК.

Первый подобный рабочий прототип сочетает в себе хранение ДНК и ленточный накопитель с компактным накопителем с функцией поиска. Информация кодируется в синтетических цепочках ДНК и записывается на катушку гибкой пленки, сохраняясь на кассетах.

Их можно загружать, перематывать и воспроизводить. Теоретически это обеспечивает плотность записи в петабайтах на метр и гарантирует длительный срок службы. Однако во время испытаний системе удалось записать только один файл размером 156,6 КБ, а каждый цикл чтения-записи занимал около часа.

Лента представляет собой полосу из полиэстера и нейлона шириной 3,5 мм, покрытую штрихкодами высокой плотности, которые служат физическими адресами файлов. Исследователи напечатали 5 тыс. аналогичных полос на 9-метровой петле, обеспечив им индивидуальный доступ к зонам для размещения ДНК. Разработчики отмечают, что формат можно масштабировать до более миллиона подобных разделов со штрихкодами на километр. 

При максимальной плотности, каждый раздел может содержать более полутерабайта данных. По подсчетам, это 362 ПБ на км. Исследователи испытали полный цикл записи-чтения и перезаписи, закодировав 5 небольших файлов в ДНК. Они были помещены на ленту с помощью встроенной системы обработки жидкости, затем восстановлены с помощью секвенирования, удалены и перезаписаны. 

Весь цикл проходил в приводе размером с ланч-бокс, оснащенном моторами катушек, микроконтроллером и оптическим считывателем штрих-кодов. Считывание проходило очень медленно. Восстановленный в статусе демоверсии тестовый файл имел размер 156,6 КБ, а на его извлечение и обработку ушло 25 минут. Перезапись данных заняла еще 50 минут. Хотя команда оценивает возможность поиска до 1570 различных треков в секунду, этапы секвенирования и синтеза на порядок медленнее. Таким образом, хотя катушку можно прокручивать как кассету с магнитной лентой и мгновенно определять, где должен быть файл, реальная пропускная способность оказывается ограниченной.

Однако эта лента имеет значительно более долгий срок службы. Каждый фрагмент помещен в оболочку из цеолитного имидазолятного каркаса для защиты от влаги, ультрафиолета и окисления. Эту оболочку можно снять и нанести заново за считанные минуты без видимого повреждения ДНК. По результатам испытаний на ускоренное старение, исследователи оценили срок службы собственной разработки в 300 лет в условиях комнатной температуры и в десятки тысяч лет в случае хранения при низких температурах. 

В то же время китайские ученые признают, что синтез ДНК остается ключевым нерешенным препятствием для коммерческого масштабирования их разработки.

Результаты исследования опубликованы в журнале  Science Advances

Источник: Tom’sHardware