Компьютер на ДНК впервые одновременно хранил данные и решал судоку

Демонстрация показывает возможность использовать преимущества хранения данных в ДНК в реальных вычислительных системах.

Исследователи из Университета штата Северная Каролина и Университета Джонса Хопкинса продемонстрировали технологию, которая использует молекулы ДНК вместо традиционной электроники и обеспечивает работу вычислительной системы. Метод позволяет хранить, обрабатывать и перезаписывать данные.

Предыдущие решения на основе ДНК столкнулись с проблемой совмещения хранения данных и их использования для работы компьютера. Хотя молекулы считают перспективной системой для хранения данных, поясняют разработчики, долгое время преобладало мнение, что будет сложно или невозможно создать ДНК-технологию, которая охватывала бы весь спектр операций, используемых в традиционных электронных устройствах.

Для решения этой проблемы исследователи разработали мягкий полимерный материал, который действует как каркас для ДНК. Полимер можно обезвоживать для длительного хранения информации и регидратировать для ее извлечения.

Мы создали полимерные структуры, которые мы называем дендриколлоидами — они начинаются на микроуровне, но ответвляются друг от друга иерархическим образом, создавая сеть нановолокон. Эта морфология создает структуру с большой площадью поверхности, что позволяет нам размещать ДНК среди нанофибрилл, не жертвуя плотностью данных.

Технология позволяет хранить данные с невероятно высокой плотностью — 10 ПБ/см³ или 10 млн ГБ в пространстве размером с кусочек сахара. При этом дендриколлоид сохраняет информацию лучше, чем простая ДНК, и выдерживает более 170 циклов дегидратации и регидратации.

Чтобы записать информацию в ДНК, алгоритмы кодируют их в последовательности нуклеиновых кислот кода ДНК. Конкретные фрагменты информации извлекают с помощью молекул РНК, которые копируют данные из ДНК. Это означает, что для считывания не нужно разрушать ДНК, достаточно секвенировать РНК.

Новая система также позволяет производить вычисления непосредственно в ДНК, используя ферменты. Работу этого «компьютера» показали на примере решения простых шахматных задач и разгадывания судоку. Кроме того, тестирование показывает, что система может надежно хранить данные в течение тысяч лет без деградации ДНК, хранящей информацию.

Ранее «Хайтек» рассказывал об исследованиях по использованию молекул ДНК для создания центров хранения данных.

Источник: hightech.fm