Ученые записали на ДНК фильм и операционную систему с рекордной плотностью информации
В последнее время очень активно развивается область биоинженерии. Ученые считают, что ДНК является очень перспективной заменой кремниевой электронике. И хотя в ближайшие десятилетия производительность компьютеров, использующих ДНК, будет значительно уступать традиционным, некоторые невероятные вещи люди могут делать уже сегодня, например очень плотно записывать информацию на ДНК-носитель.
Читай также: Новые супербыстрые биокомпьютеры растут во время работы
Существует физический предел количества информации, которую можно записать на 1 пару нуклеотидов, из которых состоит ДНК, на сегодня он составляет 1,8 бита (число немного меньше двух из-за учета ошибок записи и чтения).
Яниву Эрлиху и Дине Зелински из Колумбийского университета в Нью-Йорке, удалось добиться плотности в 1,6 бит на нуклеотид, что составляет 85 процентов от теоретического максимума, передает life.ru со ссылкой на Science.
Для перекодирования информации из двоичного кода в ДНК учёные использовали устойчивый к ошибкам метод “ДНК-фонтана“. Впервые он был предложен ими же, осенью 2016 года. При этом двоичный код разбивается на равные фрагменты, которые сжимаются в “капли“ и перекодируются в последовательности нуклеотидов ДНК. Затем они фильтруются на ошибки и дополняются информацией, необходимой для обратной сборки исходного файла.
Читай также: Ученые расшифруют ДНК всех живых организмов на Земле
Исходный файл учёные получили, слив воедино шесть источников информации: код операционной системы Kolibri (1,4 Мб); компьютерный вирус (42 Кб); короткий фильм братьев Люмьер “Прибытие поезда“ (523 Кб); графическую табличку, отправленную на борту зондов Pioneer (53 Кб); классическую статью Клода Шеннона “Математическая теория связи“ (343 Кб) и подарочную карту магазина Amazon (62 байта).
Эти данные Эрлих и Зелински переслали в калифорнийскую компанию Twist Bioscience, где на их основе были синтезированы и отправлены обратно авторам работы молекулы ДНК. Учёные показали, что такие данные можно легко, быстро и без ошибок скопировать, размножив ДНК с помощью полимеразной цепной реакции. Наконец, они использовали обычные методы секвенирования, выяснив последовательности фрагментов ДНК, соединили их и восстановили исходные файлы.
На видео можно наблюдать, как одна из авторов исследования, Дина Зелински, запускает разархивированные файлы, включает операционную систему, хранящуюся на ДНК и играет в Сапера. Как отмечают ученые, на запись информации они потратили порядка $7000, на чтение - $2000.
Напомним, ранее физики из США устроили гонку квантовых компьютеров.