Budoucnost ukládání dat je v DNA: Vědci vytvořili první přepisovatelný disk, který přežije tisíce let

Vědci ve Spojených státech dosáhli významného milníku v oblasti molekulárního ukládání dat, který může od základů změnit způsob, jakým lidstvo uchovává informace. Týmu z University of Missouri v Columbii se podařilo sestrojit první přepisovatelný digitální pevný disk na bázi DNA. Tato inovativní technologie umožňuje ukládat a upravovat informace přímo na molekulární úrovni, a to s dosud nevídanou rychlostí a přesností. Myšlenka využít nukleové kyseliny jako médium pro digitální data přitom není úplnou novinkou – poprvé ji vyslovil vizionářský americký fyzik Richard Feynman již v roce 1959. Od té doby věda vnímá DNA jako potenciální řešení pro ukládání masivních objemů dat díky její přirozené schopnosti nést komplexní instrukce.

Překonání největší překážky molekulárních disků Až doposud mělo ukládání dat do DNA jednu zásadní technologickou bariéru. Jakmile byla digitální informace do tohoto kompaktního a nesmírně odolného systému jednou zapsána, nebylo možné ji měnit ani doplňovat. To v praxi znamenalo, že DNA úložiště byla vhodná v podstatě jen pro velmi dlouhodobou archivaci statických dat. Výzkumníci pod vedením profesora chemického a biomedicínského inženýrství Li-Quna Andrewa Gua však přišli s nečekanou alternativou. Vyvinuli metodu, která umožňuje data v DNA opakovaně mazat a přepisovat. Tím se médium proměnilo z jednorázového archivu v plnohodnotný přepisovatelný digitální pevný disk, který by mohl najít uplatnění v každodenním životě.

Jak funguje převod nul a jedniček do genetického kódu Moderní počítače pracují se sériemi nul a jedniček. Technologie vyvinutá v Missouri tyto bity převádí do sekvencí písmen A, C, G a T, což jsou čtyři nukleotidové báze tvořící samotný základ genetického kódu. DNA je v tomto ohledu naprosto fascinující, protože dokáže uchovat kompletní „plán života“ ve stabilním a neuvěřitelně malém balení. Hustota záznamu je u DNA tak vysoká, že podle vědeckých propočtů by se veškerá data celého světa mohla teoreticky vejít do jediné krabice od bot. Kromě extrémní kapacity nabízí DNA také mimořádnou stabilitu. Pokud je médium uchováváno v chladu a suchu, zůstávají v něm data čitelná po tisíce let. Navíc tento systém spotřebuje zlomek energie ve srovnání s dnešními obřími datovými centry.

Technologie čtení pomocí nanopórů Aby bylo možné uložené informace z molekulární struktury opětovně získat a přečíst, navrhl tým kompaktní elektronické zařízení. To je vybaveno speciálním detektorem v molekulárním měřítku, který se nazývá nanopórový senzor. V momentě, kdy vlákno DNA prochází tímto senzorem, dochází k vytváření jemných elektrických nábojů. Doprovodný software tyto signály následně překládá zpět do binárního kódu nul a jedniček, čímž rekonstruuje původní digitální soubor. Podle autorů studie je tento systém rychlejší, jednodušší a ekologičtější než jakékoli dosavadní pokusy o čtení DNA dat. Profesor Gu věří, že v dlouhodobém horizontu se podaří celou technologii miniaturizovat až do velikosti běžného USB disku.

Bezpečnost v trojrozměrném světě Jedním z nejzajímavějších aspektů DNA úložiště je jeho přirozená odolnost vůči kybernetickým hrozbám. Na rozdíl od běžných čipů ukládá DNA informace ve třech rozměrech, což přispívá k její neuvěřitelné hustotě. Protože data existují ve formě fyzické molekuly a nejsou součástí neustále připojeného elektronického systému, nabízejí mnohem vyšší úroveň ochrany proti hackerům. Profesor Gu ve svém prohlášení přirovnal toto úložiště k superbezpečnému trezoru pro digitální život. Technologie by tak mohla spolehlivě chránit vše od osobních vzpomínek a rodinných dokumentů až po rozsáhlé vědecké archivy a korporátní data, a to bez nutnosti neustálého řešení kybernetické bezpečnosti. Celá studie, která otevírá novou kapitolu v ukládání informací, byla publikována v prestižním vědeckém časopise PNAS Nexus.