Группа китайских учёных под руководством профессора Синъю Цзяна из Южного университета науки и технологий Китая в Шэньчжэне предложила концепцию ДНК-ленты для хранения больших объёмов данных в компактном формате. Цель проекта – создание долговечного и портативного носителя информации, способного сохранять данные потенциально в течение столетий.
В своей работе авторы описывают полиэфирную нейлоновую ленту с нанесёнными на неё штрих-кодами, которые создают 5,45 × 105 секций на 1000 метров. Скорость считывания составляет до 1570 секций в секунду.
Данные записываются в виде цепочек синтетической ДНК, помещаемых в каждую секцию, после чего покрываются защитным слоем из цеолитного имидазолатного каркаса. Для чтения файлов выбранная секция обрабатывается раствором гидроксида натрия, и полученный раствор подвергается секвенированию (определению последовательности ДНК). По словам авторов работы, защитное покрытие может быть удалено и нанесено заново для обновления файлов.
Иллюстрация: Gemini
В ходе демонстрации система успешно записала и восстановила изображение фонаря размером 156,6 КБ. Полный цикл из трёх извлечений и одного повторного внесения данных занял около 150 минут. Учёные утверждают, что унификация некоторых этапов обработки может сократить это время до 47 минут, но даже это не является высокой скоростью. Записанный объём данных составил 74,7 ГБ на километр.
Авторы работы рассчитали теоретический предел ёмкости носителя – около 362 ПБ на километр, что примерно эквивалентно 80 миллионам DVD. При этом, на кассете длиной, как у LTO-9 (18 ТБ), ёмкость составит около 77 ГБ (по фактическим данным) или 375 ПБ (по теоретическому максимуму). Главной проблемой остаётся скорость записи, так как синтез ДНК – медленный и дорогостоящий процесс. Заполнение даже небольшой части километра ленты займёт очень много времени с учётом современных технологий.
Секции ленты поддерживают многократное внесение и извлечение данных, что позволяет многократно получать доступ к файлам, удалять их и заменять новыми. Это делает устройство более похожим на управляемую систему хранения, чем на одноразовый архив. Защитный слой обеспечивает защиту от воздействия тепла и ферментов. Моделирование ускоренного старения показало, что срок хранения данных при комнатной температуре составляет около 345 лет, а в более холодных условиях – значительно дольше. Концепция может стать полезным «мостом» между холодным архивированием и быстрым доступом к данным. Хотя современные химические методы ограничивают производительность, учёные уверены, что механический формат может быть адаптирован под будущие, более быстрые методы записи ДНК.
В настоящее время разработка находится на стадии прототипа. Дальнейшие исследования будут направлены на повышение скорости и снижение стоимости синтеза ДНК, что позволит реализовать весь потенциал ДНК-ленты как долговременного и высокоёмкого архива данных.
