ХРАНЕНИЕ ДАННЫХ В ДНК Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2

УДК 004.62

ХРАНЕНИЕ ДАННЫХ В ДНК

И. А. Потапенко Научный руководитель - А. П. Багаева

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: potapenkorra@yandex.ru

В статье рассматривается технология хранения информации в ДНК и некоторые другие носители данных, которые могут с ней конкурировать.

Ключевые слова: хранение информации, ДНК.

STORING DATA IN DNA

I. A. Potapenko Scientific supervisor - A. P. Bagaeva

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: potapenkorra@yandex.ru

The article discusses the technology of storing information in DNA and some other data carriers can compete with it.

Keywords: information storage, DNA.

Будущее технологий заключается не только в постоянном росте вычислительной мощности процессоров или переходе на квантовые компьютеры, но и в эволюции устройств для хранения данных. С начала времен людям требовалось хранить свою информацию. Даже пещерные люди использовали камни в качестве носителя информации, но время идет, и люди придумывают все больше и больше носителей для хранения данных.

Начнем рассматривать возможности хранения информации с создания перфокарт, ведь это одни из первых компактных носителей. Перфокарта состоит из тонкого картона, она представляла информацию наличием или отсутствием отверстий в определенных местах карты. Крупное распространение получили в 20 веке, они применялись для ввода и хранения данных в автоматизированных системах, максимальное количество информации, которое может в себе ранить перфокарта - это 120 байт.

На смену перфокартам пришли гибкие магнитные диски, или как их еще называют дискеты. Плюсами данного вида хранилища были не только увеличенные размеры для хранения (До 1.44 мегабайта), но и возможность перезаписывать данные.

Но долго дискета не смогла продержаться на рынке, ведь почти сразу появились оптические диски. По сравнению с магнитными дисками они могли хранить в себе до 4.7 гигабайта информации на одной стороне. Оптические диски также можно было перезаписывать, и они имели большую скорость чтения и записи.

Сейчас же в нашей жизни появились жесткие диски и твердотельные накопители. Разница между ними в скорости и виде записи. По объему эти виды накопителей могут достигать до 30 терабайт.

Секция «Информационно-экономические системы»

Но технологии не стоят на месте и с каждым годом придумывают новые виды хранения информации. Сегодня человечество генерирует 16 зеттабайт данных в год, а к 2025 году специалисты предполагают, что этот объем увеличится до 160 зеттабайт. Для хранения таких объемов данных требуется такое же большое и практичное решение [1].

Такое решение уже придумано специалистами Технологического института Уотерфорда. Для записи и хранения информации они предлагают использовать бактерии. Такой способ позволит хранить 1 зеттабайт данных всего в 1 грамме ДНК.

Сейчас этот способ очень дорогой, например компания по синтезу ДНК Twist Bioscience, берет от 7 до 9 центов за единицу данных. Это означает, что одну минуту высококачественного стереозвука можно сохранить за 100 000 долларов. Но, как и происходит со всеми новыми технологиями, со временем происходит их удешевление.

В технологии, созданной ирландскими учеными используются плазмиды (небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации) для того, чтобы кодировать и хранить данные внутри штамма Novablue бактерий кишечной палочки E Coli [2].

Данный штамм был выбран из-за того, что он имеет фиксированное положение, обеспечивающее надёжную сохранность данных. Данные можно извлекать с помощью процесса конъюгации (процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом [3]) и переносить с места на место силами мобильного штамма бактерий HB101 всё той же кишечной палочки.

Контроль над данным процессом учёные осуществляют при помощи антибиотиков. Метод этот не только дорог, но и достаточно медлителен. В текущий момент для поиска необходимых данных требуется до трёх дней реального времени.

Также стоит упомянуть то, что данный способ хранения информации очень надежный, ведь ДНК позволяет хранить информацию тысячелетиями [4].

В целом, это очень прогрессивный метод хранения информации, который может решить не только проблему хранения информации, но и хоть немного повлияет на проблему экологии. Тысячи предприятий работает для переработки жестких дисков и загрязняет окружающую среду. Ученые считают исходя из нынешнего технологического прогресса в области синтеза и секвенирования, носители ДНК для записи информации должны появиться в открытой продаже уже в течение десяти лет [5].

Библиографические ссылки

1. Учёные придумали новый способ хранения данных внутри ДНК. - URL: https://yandex.ru/turbo/hi-news.ru/s/technology/uchyonye-pridumali-novyj-sposob-xraneniya-dannyx-vnutri-dnk.html (Дата обращения: 05.03.2021).

2. Хранить данные В ДНК? - URL: https://cmtscience.ru/article/xranit-dannye-v-dnk (Дата обращения: 07.03.2021)

3. Википедия - Свободная энциклопедия. - URL: https://ru.wikipedia.org (Дата обращения: 05.03.2021).

4. Надёжное хранение информации в ДНК. - URL: https://habr.com/ru/post/166889/ (Дата обращения: 07.03.2021).

5. Как будет развиваться индустрия хранения данных на ДНК. - URL: https://rb.ru/story/dna-storage-future/ (Дата обращения: 09.03.2021).

© Потапенко И. А., 2021