ДНК не актуальна: учёные представили цифровой молекулярный носитель с увеличенной плотностью

Группа учёных их Университета Брауна в штате Род-Айленд доказала на опыте новую возможность записывать данные на молекулярные носители. До сих пор все эксперименты по хранению цифровых данных на молекулярном уровне в основном опирались на работу с ДНК. Молекулы ДНК природой предназначены для хранения и переноса биологической информации, которую человек может использовать для кодирования в своих нуждах. Но даже такой носитель, считают аналитики, не поможет человечеству справиться с гигантским ростом данных в следующие 20 лет.

На спонсорские средства Агентства DARPA исследователи из Университета Брауна для записи и считывания информации использовали так называемые метаболиты. Это промежуточные или конечные продукты обмена веществ живых организмов ― молекулы очень маленьких размеров. Таких молекул достаточно много, чтобы смеси из них представляли необходимые для кодирования двоичной информации множества. Например, в поставленном эксперименте учёные смогли создать 6-битные и 12-битные «ячейки» памяти. В целом 0 и 1 записываются как набор тех или иных метаболитов, что позволяет так же уверенно считывать и декодировать двоичный код в удобочитаемые данные.

Что касается самого эксперимента, то в опыте исследователи преобразовали 2-Кбайт картинку в последовательность заданных смесей метаболитов. Наноразмерные капли смесей были нанесены роботом на металлическую пластинку и затем высушены. Затем полученная таким образом твёрдая копия кода была прочитана масс-спектрометром. Научный прибор извлёк из каждого следа капли информацию о содержащихся в нём молекулах метаболитов, а дальше осталась сущая ерунда: представить смеси в двоичном коде и восстановить изображение. Точность восстановления составила 98 %, что можно считать полным успехом.

Но и это не всё. Некоторые метаболиты взаимодействуют друг с другом, и на выходе получается третий продукт. С одной стороны ― это ведёт к ошибкам, которые необходимо корректировать. Но с другой стороны ― это возможность производить операции над данными в ячейках молекулярной памяти. Проще говоря, появляется возможность создать химический (биологический) процессор для обработки данных. Какой небольшой шаг вперёд, и какие открываются горизонты!