Ihmiskunnalla on valtava tietojen tallennusongelma. Kahden viime vuoden aikana ihmiset ovat luoneet enemmän tietoa kuin koko aiemmassa historiassa. Ja tämä tietovirta ylittää pian kiintolevyjen kapasiteetin.
Tutkijoiden mukaan he ovat löytäneet uuden tavan koodata digitaalista tietoa DNA: han. Yksi gramma DNA: ta voi tallentaa 215 petatavua (215 miljoonaa gigatavua) tietoa. Siten kaikki ihmisen koskaan luomat tiedot vievät parin kuorma-auton kokoisen kontin.
DNA: lla on monia etuja digitaalisen tiedon tallentamisessa. Se on erittäin pienikokoinen ja sitä voidaan säilyttää tuhansia vuosia viileässä ja kuivassa paikassa. Ja ihmiset pystyvät aina tulkitsemaan sen. "DNA ei hajoa ajan mittaan kuten kasetit tai levyt, eikä se tule vanhentuneeksi", sanoo Columbian yliopiston (USA) tutkija Yaniv Ehrlich.
Tutkijat ovat säilyttäneet digitaalista tietoa DNA: ssa vuodesta 2012, jolloin Harvardin yliopiston (USA) George Churchin geenitieteilijät Sree Kosuri ja heidän kollegansa koodaivat 52 tuhannen sanan kirjan tuhansiksi DNA-fragmenteiksi nelikirjaiminen aakkoset - A, G, T ja C koodata digitoidun tiedoston nollat ja muut.
Tämä salausjärjestelmä oli suhteellisen tehoton ja pystyi varastoimaan vain 1,28 petatavua DNA-grammaa kohti. Muut lähestymistavat ovat toimineet paremmin. Mutta kukaan ei antanut DNA: n säilyttää yli puolta maksimikapasiteetistaan. DNA kestää noin 1,8 bittiä per DNA-nukleotidi (lukumäärä ei saavuta 2 bittiä harvinaisten, mutta väistämättömien luku- ja kirjoitusvirheiden vuoksi).
Ehrlich päätti tulla lähemmäksi tätä rajaa. Siksi hän ja Dina Zilinski kääntyivät algoritmien suhteen, joita käytettiin tietojen salaamiseen ja salauksen purkamiseen. He alkoivat kuudella tiedostolla, jotka sisälsivät täydellisen tietokoneen käyttöjärjestelmän, tietokoneviruksen, vuonna 1895 tehdyn ranskalaisen elokuvan Juna saapuminen La Ciotatiin ja teoreetikko Claude Shannonin vuonna 1948 tekemän tutkimuksen. Ensinnäkin tutkijat muuntivat tiedostot binaarijonoiksi ykköksistä ja nollista, pakkasivat ne yhdeksi perustiedostoksi ja jakoivat sitten tiedot lyhyiksi binaarikoodijonoiksi. He kehittivät "DNA-lähteeksi" kutsutun algoritmin, joka pakkaa ketjut satunnaisesti ns. "Läiskiksi". Tutkijat lisäsivät näihin tunnisteita, jotta ne voidaan myöhemmin rakentaa uudelleen oikeassa järjestyksessä. Yhteensä tutkijat ovat luoneet digitaalisen luettelon 72 tuhannesta DNA-säikeestä,kukin 200 merkkiä pitkä.
Mainosvideo:
He lähettivät ne tekstitiedostoina Twist Bioscience -aloitukseen Kaliforniassa, missä ne syntetisoivat DNA-säikeitä. Kaksi viikkoa myöhemmin Ehrlich ja Zilinski saivat postitse ampullin, jossa oli pala DNA: ta, johon heidän tiedostot salattiin. Niiden tulkitsemiseksi tutkijat käyttivät modernia DNA-sekvensointitekniikkaa. Sekvenssit lähetettiin tietokoneelle, joka käänsi geneettisen koodin takaisin binaariksi ja käytti tunnisteita kuuden alkuperäisen tiedoston kokoamiseen. Tekniikka toimi niin hyvin, että uusissa tiedostoissa ei ollut virheitä.
Kosuri ja Ehrlich huomauttivat kuitenkin, että uusi lähestymistapa ei ole valmis laajamittaiseen käyttöön. He käyttivät 7 tuhatta dollaria syntetisoimaan 2 megatavua tietoa tiedostoiksi ja vielä 2 tuhatta dollaria lukemaan ne. Verrattuna muihin tietojen tallennusmuotoihin kirjoittaminen ja lukeminen DNA: lta on suhteellisen hidasta.