Данные на ДНК. Китайцы создали «кассету» для хранения файлов, где каждый бит — это молекула
Когда флэш-память упирается в физику, ДНК предлагает выход с плотностью и сроком хранения.
Китайские исследователи предложили необычную альтернативу жёстким дискам и лентам: «кассету» с данными на ДНК. Они создали гибкую полиэстер-нейлоновую ленту с напечатанными штрихкодами, где белые гидрофильные зоны служат «ячейками» для молекул ДНК, а чёрные гидрофобные полосы — физическими перегородками между файлами. Такая разметка превращает ленту в адресуемое хранилище: на каждом километре получается порядка 545 тысяч независимых разделов, а система оптического чтения находит нужный из них со скоростью до 1570 разделов в секунду.
Запись устроена просто: готовые фрагменты ДНК с закодированными данными гибридизуются с «ручками» на поверхности ленты и достраиваются полимеразой до стабильной двуцепочечной формы. Команда показала автоматическую работу компактного привода «ДНК-кассеты»: устройство само адресует нужный раздел, извлекает ДНК, удаляет файл, записывает новый и снова восстанавливает данные. В демонстрации исследователи случайным образом «раскидали» части изображения по разным адресам, а затем восстановили полный файл после секвенирования и декодирования.
Ключевая особенность носителя — режим deposit-many-recover-many: из одного и того же раздела можно многократно извлекать, удалять и перезаписывать файлы без разрушения основы. Для долговременного хранения ДНК на ленте формируют защитную оболочку из металло-органического каркаса ZIF: её можно быстро снять слабокислым буфером, извлечь файл и вновь синтезировать защитный слой. Испытания на ускоренное старение показывают, что с защитой данные сохраняются столетиями: расчётный срок при комнатной температуре превышает 300 лет.
Авторы оценили практическую и предельную ёмкость. В эксперименте им удалось разместить эквивалент 74,7 ГБ реальных данных на километр ленты с учётом технологических потерь. По расчётам верхний теоретический предел — до сотен петабайт на километр при максимальной загрузке молекулами ДНК, хотя до него ещё далеко: узкими местами остаются массовый и дешёвый синтез олигонуклеотидов и высокопроизводительный ввод данных на ленту.
По сути, «ДНК-кассета» соединяет сильные стороны традиционных магнитных носителей и молекулярной памяти: компактный форм-фактор, адресуемые физические разделы, автоматизированный привод и способность к многократным операциям с файлами. Если индустрия удешевит синтез и ускорит подготовку ДНК-библиотек, такие системы могут занять нишу «холодного» и «тёплого» хранения — от личных архивов до дата-центров, где ценят долговечность и плотность записи.