Недавно небольшая инновационна компания Biomemory объявила, что разработала карту памяти, в основе которой лежат не ЧИПы, а ДНК. Внешне это запоминающее устройство имеет вид банковской карты. Однако, пока не следует ожидать от этой карты невероятной информационной вместимости. Пока можно говорить только об очень малом объеме памяти, составляющем всего 1 КБ. Стоит карта при этом 1000 евро, что чрезмерно много для такого носителя. Что это за устройство и как оно работает? Подробности под катом. Итак. Рассмотрим большее количество информации о данном устройстве. Это не концептуальный проект, а реальное устройство, которое работает. По словам производителя, объем памяти карты составляет всего 1 КБ, что чрезвычайно мало в мире, где мы привыкли к гигабайтам и терабайтам.
Но на данный момент это все, чего удалось добиться разработчикам. Тем не менее, есть и положительные стороны – так, срок службы устройства составляет 150 лет. Плюс ко всему, система базируется на радикально новой технологии – хранении информации на базе ДНК.
Стоит напомнить, что даже дискеты, которые считаются безнадежно устаревшими носителями, имели гораздо больший объем памяти – в случае стандартных 3,5-дюймовых “флоппиков” речь идет об 1,4 МБ.
Есть и еще один нюанс – никакого устройства для считывания компания не предлагает, вместо этого расшифровкой сохраненных данных будет заниматься лаборатория от Biomemory, что представляет собой известное неудобство. Если нужно считать информацию, ждать 8 дней – это как-то слишком.
Кроме того, было бы неплохо удостовериться в том, что карта может хранить данные хотя бы десяток лет. Для подтверждения слов представителей компании придется ждать очень долго. Тем не менее, устройство уже работает, есть proof-of-concept. Продавать свои карты компания собирается не ранее 2026 года. Зато в будущем на считывание данных планируется тратить не 8 дней, а “всего” несколько часов.
Сейчас даже получить свои данные в читаемом виде не получится. Сначала записанную на карте информацию нужно будет отправить в лабораторию Eurofins Genomics. Ее специалисты считают последовательность нуклеотидов, и ее же, в расшифрованном виде, отправят владельцу накопителя.
Ну а потом уже, используя специальный переводчик, предполагается расшифровать информацию и получить свой килобайт данных. Лаборатория отправляет последовательность нуклеотидов по электронной почте.
Зачем за все это платить тысячу евро – пока неясно. Конечно, накопители нового типа на базе ДНК – отличная идея, но только в том случае, если эта идея работоспособна и удобна для пользователя. Что можно хранить на накопителе емкостью в 1 КБ и зачем испытывать неудобства, имея столько условий для расшифровки своей информации – пока неясно. Тем не менее, если стартап добьется дальнейших успехов – тогда, возможно, технология станет гораздо более популярной.
Не только Biomemory
Этот стартап – не единственная компания, которая занимается прикладным изучением возможностей ДНК относительно хранения данных. Есть и другие организации, например, Cerabayte. Эта компания собирается предложить накопитель емкостью до 10 ПБ. Но случится это не ранее 2030 года, да и сколь-нибудь работоспособного проекта у стартапа нет.
Наверное, больше всего надежды на крупные компании, которые ведут научно-исследовательскую работу относительно хранения данных на базе ДНК в течение многих лет. Например, Microsoft. Именно редмондская компания занимается проектом системы хранения данных на базе ДНК. Привлекательность в том, что она обладает просто феноменальной ёмкостью. Да и долговечность тоже хорошая — несколько сотен лет при условии отсутствия экстремальных факторов вроде высокой температуры, ударов и т. п.
Основа технологии от Microsoft — капсулы из диоксида кремния. В них хранятся отдельные файлы. К каждой из капсул прикрепляются ДНК-метки, показывающие, что находится в файле. Размер — 6 микрометров. Пару лет назад, когда была представлена технология, разработчики научились хранить 20 файлов-капсул одновременно, это около 100 байт. Сейчас, вероятно, этот показатель увеличился.
Достоинством является ещё и то, что к капсулам можно прикреплять метки, кодирующие ключевые слова для поиска файла. Например, название объекта, его признак (горячий, голубой или твёрдый) и т. п.
Накопители на базе ДНК планируется использовать в качестве системы хранения холодных данных — как и в случае со стеклом. Быстрой такая система быть не может, её основное преимущество — хранение огромных объёмов информации на носителе очень небольшого размера. К сожалению, подробностей о ДНК-накопителе от Microsoft не так много, но проект до сих пор актуален. Как и в случае с кварцевым стеклом, корпорация планирует протестировать систему сначала в своих ЦОДах, а затем уже пробовать привлекать партнёров.
В любом случае чем больше технологий разрабатывается, пусть и весьма фантастических, тем лучше, ведь что-то да и выстрелит в случае успешной работы учёных и инженеров. Но, насколько можно судить, до коммерческих прототипов от Microsoft еще весьма далеко – но если все выйдет, мы получим абсолютно новый носитель информации, очень емкий, долговечный, и, вероятно, чрезвычайно дорогой.
Для любознательных
Хранение данных в ДНК — это технология будущего, способная упаковать всю цифровую информацию человечества в несколько граммов биоматериала. Пока кремниевая микроэлектроника упирается в физические пределы и страдает от дефицита редких металлов, природа предлагает готовый жесткий диск, который не размагнитится через 10 лет и не потребует гигаватт энергии для охлаждения.
Ниже представлен подробный разбор того, как биологический код превращается в цифровые накопители, что ждет индустрию завтра и каких успехов уже добились ученые в России.
Флешка в пробирке: настоящее и будущее ДНК-памяти, и при чем тут Россия
Как это работает: от битов к нуклеотидам
В привычных нам SSD и HDD-дисках данные кодируются бинарным кодом: 0 или 1 (есть заряд/нет заряда). В молекуле ДНК природа использует четырехбуквенный алфавит — нуклеотиды А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
Процесс работы с такой памятью делится на три ключевых этапа:
- Кодирование: Искусственный интеллект или алгоритм переводит двоичный код файла (например,
00–> А,01–> Ц,10–> Г,11–> Т). - Запись (Синтез): Химический принтер собирает искусственную цепочку ДНК в заданной последовательности.
- Чтение (Секвенирование): Специальный прибор (секвенатор) считывает последовательность букв, а компьютер трансформирует её обратно в цифровой файл.
Настоящее технологии: первые коммерческие шаги
До недавнего времени ДНК-память оставалась чисто лабораторным экспериментом. Ученые ради демонстрации записывали в молекулы культовый фильм «Прибытие поезда», клипы группы OK Go и исторические манифесты.
Сегодня технология выходит на коммерческий рынок:
-
- Невероятная плотность: В теории один грамм ДНК способно вместить до 215–450 петабайт (миллионов гигабайт) данных. Весь интернет планеты можно уместить в коробке из-под обуви.
- Вечное хранение: В отличие от флешек (срок службы 5–10 лет) и магнитных лент (до 30 лет), ДНК в правильных условиях (холод и сухость) способна хранить информацию тысячи лет. Свидетельство тому — успешно расшифрованные геномы мамонтов.
- Первые ласточки: Стартапы (например, французский Biomemory) уже представили ДНК-карты памяти формата банковской карточки. Пока их емкость символическая — всего 1 Кб, а стоимость сопоставима с флагманским смартфоном, но это важнейший прецедент перехода технологии из науки в бизнес.
- Биогибридные решения: Физики создают энергоэффективную мемристорную память, скрещивая синтетическую ДНК с кристаллами перовскита и наночастицами серебра. Такие ячейки работают при ультранизком напряжении и потребляют в 10 раз меньше энергии.
Главный тормоз технологии прямо сейчас — высокая стоимость и низкая скорость. Синтезировать (записать) ДНК долго и дорого, а процесс чтения занимает часы. Поэтому ДНК-память позиционируется как «холодное» хранилище — для архивов, которые нужно сберечь на века, но к которым не требуется ежесекундный доступ.
Будущее: ДНК-флешки и живые дата-центры
В ближайшие 10–20 лет вектор развития технологии направлен на преодоление технологических барьеров:
- Ферментативный синтез: Переход от дорогой и токсичной «химии» к природным ферментам, которые будут «печатать» ДНК-код быстрее, дешевле и экологичнее.
- Прямой интерфейс «кремний-биология»: Разработка микрочипов, где на одном кристалле кремния будут выращены нанокапилляры для синтеза и чтения молекул прямо внутри смартфона или сервера.
- Живые хранилища: Запись критически важной информации прямо в геном бактерий. Устойчивые к радиации микроорганизмы (например, Deinococcus radiodurans) смогут переносить архивы человечества сквозь глобальные катастрофы, копируя данные естественным путем при делении клеток.
А что в России?
Российская наука активно включилась в гонку «живых жестких дисков», демонстрируя как фундаментальные прорывы, так и прикладные инженерные проекты.
1. Фундаментальное открытие: Молекулярная коммутация
В начале 2023 года российский ученый Максим Никитин (руководитель направления Университета «Сириус», завлаб МФТИ) совершил мировую сенсацию, опубликовав статью в журнале Nature Chemistry. Он открыл новый, ранее неизвестный механизм хранения и обработки информации в ДНК.
Оказалось, что ДНК может эффективно передавать данные без образования жесткой двойной спирали Уотсона-Крика, а за счет слабых взаимодействий коротких одноцепочечных молекул (механизм «молекулярной коммутации»). Это открытие кардинально меняет подход к проектированию ДНК-компьютеров и био-аккумуляторов данных, делая их архитектуру более гибкой.
2. Индустриальные консорциумы
В 2026 году на Форуме будущих технологий был официально анонсирован масштабный совместный проект Сбера и МФТИ. Сбер выступает индустриальным заказчиком. Цель партнерства — создание суверенной российской технологии синтеза, кодирования и долговременного архивного хранения информации в ДНК. Для ИТ-гигантов с огромными дата-центрами переход на бионосители — это способ радикально сократить расходы на электричество и замену выходящих из строя жестких дисков.
3. Национальная база генетической информации
Параллельно в стране разворачивается проект Национальной базы генетической информации. В нее ежегодно планируется загружать около 10 петабайт данных (генетические паспорта растений, животных и микроорганизмов). Накопление такого колоссального массива «родных» биологических данных подталкивает отечественную электронную промышленность к созданию собственных быстрых секвенаторов и биочипов, которые в будущем и станут базой для российских ДНК-накопителей.
Резюме
Карта памяти на основе ДНК — это не фантастика, а готовый технологический уклад, проходящий стадию «детских болезней» (высокая цена и медлительность). Россия здесь обладает сильной позицией: мировая фундаментальная база Максима Никитина и финансовые ресурсы крупнейших корпораций вроде Сбера создают все условия для того, чтобы отечественные био-флешки появились на рынке одновременно с западными и азиатскими аналогами.
Автор: @divolko3
Источник: https://habr.com/
