Teigia radę būdą, kaip skaitmeninius duomenis išsaugoti bent tūkstantį metų

Prancūzijos nacionalinio sveikatos ir medicininių tyrimų instituto vyresnioji mokslininkė Dina Zielinski, dirbanti žmogaus genomikos srityje, rankoje laiko mažytį buteliuką. Nelengva įžiūrėti, bet ant buteliuko dugno matyti daugmaž skaidri, šviesią plėvelė – tai DNR.

 Per pastarąjį dešimtmetį labai padaugėjo mokslinių tyrimų, aiškinančių, kaip galėtume saugoti skaitmeninius duomenis DNR grandinėse.<br> 123rf iliustr.
 Per pastarąjį dešimtmetį labai padaugėjo mokslinių tyrimų, aiškinančių, kaip galėtume saugoti skaitmeninius duomenis DNR grandinėse.<br> 123rf iliustr.
 Kitas eksperimentinis duomenų saugojimo DNR metodas apima nukleotidų fragmentų tiekimą į jau esamą DNR grandinę gyvoje ląstelėje.<br>  123rf iliustr.
 Kitas eksperimentinis duomenų saugojimo DNR metodas apima nukleotidų fragmentų tiekimą į jau esamą DNR grandinę gyvoje ląstelėje.<br>  123rf iliustr.
Būtų galima sintetinti virusus ar bakterijas arba net sukurti kieno nors DNR ir palikti ją nusikaltimo vietoje.<br>  123rf nuotr.
Būtų galima sintetinti virusus ar bakterijas arba net sukurti kieno nors DNR ir palikti ją nusikaltimo vietoje.<br>  123rf nuotr.
Galime atkurti ir milijonų metų senumo gyvūnų, pavyzdžiui, mamutų, DNR fragmentus<br>  123rf iliustr.
Galime atkurti ir milijonų metų senumo gyvūnų, pavyzdžiui, mamutų, DNR fragmentus<br>  123rf iliustr.
 2018 m. Elonas Muskas raketoje „Falcon Heavy“ į kosmosą išsiuntė Isaaco Asimovo mokslinės fantastikos serijos „Fondation“ graviūrą.<br>  123rf nuotr.
 2018 m. Elonas Muskas raketoje „Falcon Heavy“ į kosmosą išsiuntė Isaaco Asimovo mokslinės fantastikos serijos „Fondation“ graviūrą.<br>  123rf nuotr.
 Skaitmeniniai duomenys į DNR konvertuojami juos pavertus DNR abėcėle.<br>  123rf iliustr.
 Skaitmeniniai duomenys į DNR konvertuojami juos pavertus DNR abėcėle.<br>  123rf iliustr.
Daugiau nuotraukų (6)

Lrytas.lt

Oct 16, 2022, 4:54 PM

Tačiau ši DNR ypatinga. Joje nėra saugomas žmogaus genomo kodas, ji taip pat nėra gauta iš kokio nors gyvūno ar viruso – joje saugomas skaitmeninis muziejaus atvaizdas. „Jis nesunkiai išliks dešimtis, o gal ir šimtus metų“, – sako D.Zielinski.

Per pastarąjį dešimtmetį, kai buvo dedamos pastangos nustatyti žmogaus genomo seką, sintetinti DNR ir kurti genų terapiją, labai padaugėjo mokslinių tyrimų, besiaiškinančių, kaip galėtume saugoti skaitmeninius duomenis DNR grandinėse. Mokslininkai tokiu būdu jau užkodavo filmus, knygas ir kompiuterių operacines sistemas, o „Netflix“ taip saugo 2020 m. serialo „Biohakeriai“ seriją. Lietuviai į DNR molekulę yra įrašę Tautinę giesmę.

DNR saugoma informacija apibrėžia, ką reiškia būti žmogumi (ar bet kuria kita rūšimi). Tačiau daugelis ekspertų teigia, kad tai neįtikėtinai kompaktiška, patvari ir ilgaamžė duomenų saugojimo forma, galinti pakeisti daugybę turimų nepatikimų skaitmeninių laikmenų formų, kurios nuolat genda ir kurioms saugoti reikia milžiniškų energijos išteklių. Tuo tarpu kai kurie mokslininkai tiria kitus būdus, kaip galėtume saugoti duomenis amžinai – pavyzdžiui, išraižyti informaciją ant neįtikėtinai patvarių stiklo karoliukų. Tai būtų tarsi šiuolaikiškas urvuose randamų priešistorinių piešinių variantas.

Tačiau kaip ilgai tokie duomenys iš tiesų galėtų išlikti – ir ar tikrai galime jais pasikliauti, norėdami išsaugoti daugybę duomenų, kuriuos žmonija dabar yra sukaupusi?

Kadangi mūsų pasaulis tampa vis labiau skaitmeniniu, mūsų priklausomybė nuo duomenų sparčiai auga. Filmai, nuotraukos, tinklalapiai, verslo dokumentai, svarbūs saugumo įrašai – viskas, ką naudojame, yra suskaitmeninta ir viso to naudojame vis daugiau.

Dauguma mūsų sukauptų duomenų magnetinėse juostose arba standžiuosiuose diskuose saugomi kaip vienetai ir nuliukai, tačiau tai toli gražu nėra idealus sprendimas. Pirmiausia, didžiulė problema yra demagnetizacija – magnetai laikui bėgant praranda savo magnetinį lauką, todėl norint patikimai saugoti duomenis, svarbu kas kelerius metus perrašyti standžiuosius diskus. „Vidutiniškai jie tarnauja gal 10–20 metų. Galbūt tarnaus ir 50 metų, jei pasiseka ir jei sąlygos puikios“, – sako D.Zielinski.

Duomenims saugoti taip pat reikalingi didžiuliai duomenų centrai, kurie sunaudoja daug energijos, kad palaikytų vėsą – o tai pasaulyje, kuriame dažnai kyla energetikos krizės, nėra labai naudinga. Ši problema yra rimta – ir 2019 m. JAV buvo pradėta vykdyti Vyriausybės molekulinės informacijos saugojimo (angl. Mist) programa, kuria siekiama rasti alternatyvą dabartinėms didžiulėms duomenų saugykloms.

„Iš tikrųjų mums trūksta techninės įrangos. Manau, kad pramonė nespėja sukurti pakankamai standžiųjų diskų ir serverių, kuriuose būtų galima saugoti visus šiuos duomenis“, – sako D.Zielinski.

Tačiau ar tikrai visus šiuos duomenis verta saugoti taip ilgai?

Žmonės duomenis ilgam laikui saugoti renkasi dėl labai įvairių priežasčių. Viena iš jų yra mokslas – tyrėjai generuoja neregėtus duomenų kiekius, ir kuo daugiau jų turi, tuo geriau. Pasak kompiuterių mokslininko, dirbančio su DNR saugojimu Los Alamoso nacionalinėje laboratorijoje (JAV) Latchesaro Ionkovo, radijo teleskopai ir dalelių greitintuvai, tokie kaip Didysis hadronų greitintuvas (LHC) Europos branduolinių tyrimų organizacijoje (CERN), esančioje Prancūzijos ir Šveicarijos pasienyje, generuoja daugybę duomenų, ir mokslininkai nori juos visus išsaugoti. Vien LHC per metus sukuria 90 petabaitų (90 mln. gigabaitų) duomenų.

Masačiusetso technologijos instituto biologinės inžinerijos profesorius Marke'as Bathe'as – vienas iš startuolio „Cache DNA“ įkūrėjų. Šį įmonė dirba tam, kad biomolekulės būtų plačiai prieinamos ir naudingos. Pasaulinės grėsmės, su kuriomis susiduria žmonija, verčia mus saugoti tiek žmonių sukurtą informaciją – pavyzdžiui, susijusią su menu ir mokslu – tiek visų gyvų planetos būtybių DNR, sako M.Bathe'as.

„Todėl, jei gyvybė būtų atkurta čia arba kitaip perkelta ar importuota iš kitų planetų, turėtume įrašaus, įrodančius, ką darėme anksčiau“, – sako jis.

Daugelis DNR kaip laimenos tyrėjų mano, kad jiems pavyko rasti tobulą laikmeną plačiam ir itin ilgalaikiam duomenų saugojimui. Paprastai DNR suvokiame kaip būdą genominei informacijai saugoti, tačiau dabar daugelis tyrėjų džiaugiasi atradę galimybę saugoti didžiulius skaitmeninių duomenų kiekius, kurie šiuo metu yra užpildę viso pasaulio duomenų centrus.

Pasak M.Bathe'o, DNR – natūralus pasirinkimas. „Gamta jau daug tūkstantmečių naudoja DNR informacijai saugoti genomų pavidalu, – pasakoja jis. – Šis procesas gyvuoja milijardus metų ir juo galima pasikliauti. Kol tai bus pagrindinė informacijos saugojimo terpė rūšiai – pavyzdžiui, žmonėms – tol žinosime, ką daryti“.

DNR galima palyginti su informacijos amžiumi – DNR išsivystė per maždaug 3,7 mlrd. metų, o informacijos amžius iš tiesų prasidėjo praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje, sako D.Zielinski.

„Kurdami technologijas pažengėme gana toli, tačiau efektyvumo požiūriu, jos nėra daug geresnės už DNR. Jei pradedame nuo vienos ląstelės, žinome, kaip atsiranda ir likę beveik 30 trilijonų ląstelių, iš kurių ir sudarytas žmogus“.

Be to, galime atkurti ir milijonų metų senumo gyvūnų (pavyzdžiui, mamutų) DNR fragmentus – iš jų galima gauti reikšmingų duomenų apie jų genomus. Tai rodo, kad DNR yra neįtikėtinai ilgaamžė, teigia D.Zielinski. DNR pusėjimo trukmė – laikas, per kurį ji suyra perpus – gerai išsilaikiusioje fosilijoje siekia apie 500 metų, o tai reiškia, kad po maždaug 1,5 mln. metų DNR perskaityti nebegalėtume.

Tačiau DNR neįtikėtinai trapi, o sąlygos, dėl kurių jį gali tapti fosilija, susidaro itin retai. „Yra daugybė būdų, kaip sunaikinti DNR, – sako Ilinojaus universiteto (JAV) elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorė Olgica Milenkovic. Drėgmė, rūgštys ir radiacija pažeidžia DNR. – Tačiau jei ji laikoma šaltai ir sausai, gyvuos šimtus metų“.

DNR galima apsaugoti ją įkapsuliavus į kitas medžiagas – pavyzdžiui, stiklo karoliukus: taip imituojamas genetinės medžiagos saugojimas senovinėse fosilijose. Šveicarijos federalinio technologijos instituto Ciuriche mokslininkas Robertas Grassas ir jo komanda įrodė, kad tokie rutuliukai apsaugo DNR ir nuo cheminių medžiagų, ir nuo karščio.

Papildoma apsauga galėtų būti užtikrinama, jei DNR būtų laikoma fiziškai saugioje vietoje. Jei žmonijai itin svarbius duomenis saugotume ledo saugyklose, uždaroje DNR kapsulėje, tai galėtų reikšti, kad „informacija išliks beveik amžinai“, – sako O.Milenkovic.

Kitas didžiulis DNR privalumas yra tas, kad joje informacija saugoma neįtikėtinai tankiai: tokiam informaciniam tankiui neprilygsta joks kitas žmogaus sukurtas prietaisas. Pasak L.Ionkovo, apskaičiuota, kad 33 zetabaitai duomenų, kuriuos žmonės sukurs iki 2025 m. (tai 3,3 su 22 nuliais), galėtų būti sutalpinti į stalo teniso kamuoliuko dydžio DNR saugyklą. Mokslininkas mano, kad tokį kiekį informacijos DNR galima bus saugoti jau vos po kelių dešimtmečių.

Be to, DNR laikmenos, priešingai nei kitos žmogaus sukurtos laikmenos, vargu ar kada nors pasens. „Ar kas iš mūsų vis dar naudoja diskelius?“, – klausia O.Milenkovic.

DNR saugojimas turi ir kitų privalumų. Mokslininkė patebi, kad šis procesas jau prisidėjo prie medicinos mokslo tyrimų, susijusių su genų terapija ir sintetine biologija, ir visa tai tęsis, nes tyrimai tobulėja. Be to, saugojimui nereikėtų beveik jokios energijos.

Žinoma, yra ir didelių iššūkių. Kaip rašoma viename 2018 m. atliktme tyrime, nors DNR, „kaip ateities duomenų saugojimo laikmena, turi didžiulį potencialą, reikia įveikti daugybę kliūčių – per dideles išlaidas, nepakeliamai lėtus įrašymo ir nuskaitymo mechanizmus bei pažeidžiamumą dėl mutacijų ar klaidų“.

Kaip tai veikia

Skaitmeniniai duomenys į DNR konvertuojami juos pavertus DNR abėcėle. DNR sudaro keturios molekulės, vadinamos nukleotidais arba bazėmis: adeninas (A), citozinas (C), guaninas (G) ir timinas (T). Jos skirtingomis sekomis jungiamos į ilgą grandinę. Dažniausiai skaitmeninę informaciją į DNR kodą paversti galima skaitmeninio kodo nulius ir vienetus pakeičiant šiomis keturiomis raidėmis, o tada sintetinant DNR, kad ji atitiktų šias keturias raides.

„Galite naudoti A, kuri atitiks, pavyzdžiui, 00. T atitiks 01, G – 10 ir C – 11, – sako O.Milenkovic. – Taip galite bet kokį skaitmeninį turinį, kuris egzistuoja diske, juostoje ar atmintinėje, paversti keturių raidžių abėcėle“.

DNR sintezės metodas naudotas 2012 ir 2013 m. paskelbtuose dviejuose svarbiuose moksliniuose straipsniuose – beveik po 700 kB duomenų buvo paversti DNR (ankstesnis rekordas – mažiau nei 1 kB). 2017 m. paskelbtame straipsnyje D.Zielinski (tuo metu Niujorko genomo centro tyrėja) ir jos kolegos, naudodami šį metodą, į DNR įrašė mokslinį straipsnį, vienos minutės vaizdo įrašą, kompiuterio operacinę sistemą, kompiuterio virusą ir „Amazon“ dovanų kortelę – iš viso apie 2 MB.

Žinoma, didžiulė kliūtis, trukdanti saugoti didelius kiekius duomenų DNR laikmenose – kaina. Ji kol kas daug didesnė nei saugant duomenis serveriuose ar standžiuosiuose diskuose. Šių penkių skaitmeninių informacinių elementų saugojimas D.Zielinski kainavo 7500 JAV dolerių.

Ekspertė priduria, kad DNR saugojimo kaina primena „vis judantį taikinį“ – nes ji priklauso nuo sintezės metodo, taip pat nuo užkodavimo schemos ir jos iškodavimo būdo. Pasak mokslininkės, apskaičiuota, kad dabar tiek užkodavimas, tiek dekodavimas sekoskaitos būdu kainuoja apie kelis tūkstančius dolerių už megabaitą (MB).

Pavyzdžiui, norint šį straipsnį ir jo nuotraukas paversti DNR, reikėtų iš pradžių suspausti duomenis nuo maždaug 20 MB iki maždaug 500 kB, pritaikyti užkodavimo algoritmą ir nusiųsti į laboratoriją, kuri juos susintetintų – tai kainuotų maždaug 1000 JAV dolerių. Laboratorija užbaigtų šį varginantį procesą, naudodama metodą, pagal kurį į kiekvieną DNR eilutę pridedama po vieną nukleotidą. „Didžiausia kliūtis iš tikrųjų yra susintetinti tą DNR, – sako D.Zielinski. – Tad didžiausias dėmesys skiriamas sintezės sąnaudų mažinimui“.

Tačiau gera naujiena yra ta, kad gautos grandinės neprivalo būti tobulos. Jei jas naudojate duomenų saugojimui, o ne medicininėms procedūroms – būtent tam iš pradžių ir buvo sukurta DNR sintezė – klaidos nėra itin svarbios. Taigi, atsiveria durys greitesniems ir ne tokiems tiksliems sintezės metodams. „Su klaidomis duomenyse gyventi galima – failus vis tiek pavyks atkurti. Taigi, galime dirbti ir su gan netvarkinga sinteze“, – sako D.Zielinski.

M.Bathe'as sako, kad norint konkuruoti su įprastomis skaitmeninėmis laikmenomis, DNR saugojimo kaina turėtų sumažėti maždaug milijoną kartų. Iki to dar toli, tačiau mokslininkai jau dabar stengiasi padidinti vienu metu įrašomų molekulių kiekį. „Jei pažvelgtumėte į elektronikos pramonę, jie pastebėjo, kad sąnaudos sumažėjo“, – priduria M.Bathe'as. O DNR sintezės kaina gerokai krito, sako jis.

Kita galimybė, leidžianti visiškai išvengti sintezės, – saugoti duomenis natūraliai egzistuojančioje DNR, kuri pakeičiama. 2020 m. O.Milenkovic grupė, siekdama išsaugoti Abrahamo Lincolno Getisburgo kalbą ir A.Linkolno memorialo atvaizdą, redagavo E.coli bakterijos DNR. Tam buvo sukurta perforatorių sistema, skirta skylių (iš tikrųjų – mažų nukleotidų įpjovų, padarytų naudojant genų redagavimo sistemas, tokias kaip Crispr) bakterijos genetinėje sekoje sukūrimui. Šis procesas galimai pigesnis nei visiškai naujų DNR molekulių kūrimas.

„Tai visiškai kitokia paradigma – informaciją saugote ne ATGC sekos sudėtyje, o esant struktūriniams dvigubos spiralės pokyčiams“, – sako O.Milenkovic. Originali bakterija tampa kodo atskaitos tašku, o sintezė nereikalinga, todėl procesas turėtų būti pigesnis, o dar ir būtų galima išvengti toksiškų šalutinių produktų, susijusių su DNR sinteze.

Tačiau tokiu atveju sumažėja duomenų, kuriuos galima išsaugoti tam tikroje DNR grandinėje, tankis. „Apskaičiavome, kad tankis (lyginant su DNR sintezės metodu) sumažėja maždaug 50 kartų“.

Kitas eksperimentinis duomenų saugojimo DNR metodas, kurį 2017 m. pristatė Harvardo mokslininkai, apima nukleotidų fragmentų tiekimą į jau esamą DNR grandinę gyvoje ląstelėje. Ši įtraukia DNR fragmentus kaip imuninės apsaugos mechanizmą. Komanda į bakterijas įterpė Eadweardo Muybridge'o 1878 m. sukurtą šuoliuojančio arklio filmo fragmentą. „Pėdsakas paliekamas gyvame organizme“, – sako O.Milenkovic. Kol tas organizmas ir jo palikuonys egzistuoja, informacija išsaugoma – nors laikui bėgant ji gali mutuoti ir pakeisti informaciją.

DNR failų sistema

Anot L.Ionkovo, kadangi galime išgauti duomenis iš fosilijų, esame beveik tikri, kad DNR saugykla gali išlikti ilgai. „Taigi, reikėtų svarstyti ne apie tai, kiek ilgai laikmena (DNR molekulės) išsilaikys, o apie tai, ar galėsime perskaityti duomenis po 1000 metų“.

L.Ionkovo organizacija priklauso grupei, pavadintai „DNR duomenų saugojimo aljansu“ (angl. DNA Data Storage Alliance), kuri ieško būdų užtikrinti, kad duomenis galėsime iššifruoti ir per ateinančius šimtmečius. Viena grupių – „Rozetos akmens grupė“ (angl. Rosetta Stone Group) – bando sukurti universalų vadovą, paaiškinantį, kaip perskaityti jų DNR saugojimo archyvą.

Yra keletas su DNR skaitymu susijusių iššūkių. Pirmiausia reikia nustatyti seką. Tam tikslui naudojamas įprastas molekulinis PGR metodas ir sukuriami trilijonai DNR atkarpos, kurią norite iššifruoti, kopijų. Deja, gali įsivelti klaidų. „Daugelį šių klaidų galima lengvai pašalinti dekodavimo metu, kai iššifruojate tą DNR atgal į savo duomenis“, – sako D.Zielinski.

Toliau – pats sekos nustatymas, čia taip pat pasitaiko keblumų. Šiuo metu sekos nustatymas atliekamas staliniais aparatais, kuriems paleisti paprastai prireikia kelių valandų. Taigi ši duomenų saugojimo forma nėra itin greit prieinama.

Vienas iš dalykų, kuris sutrumpintų laukimo laiką, – „atsitiktinė prieiga“. Tai galimybė įeiti į ir išeiti iš duomenų bei rasti tai, ko ieškote, – tad nereikia nustatinėti visos sekos. Šis būdas buvo pademonstruotas DNR saugojimo sistemose, į DNR gijų galus pridėjus „brūkšninį kodą“.

Tačiau šiuo metu gaminamos DNR molekulės yra gana trumpos – 150 ar 200 bazių porų, todėl dalį šios vietos naudojant tiesiog DNR grandinei identifikuoti per brūkšninį kodą, lieka dar mažiau vietos įrašyti norimus saugoti duomenis, sako L.Ionkovas. „Tai gana rimta problema. Tačiau, kai technologija gerokai patobulės ir kai galėsime užrašyti labai ilgas molekules su tūkstančiais ar dešimtimis tūkstančių nukleotidų (bazinių porų), ši problema ims nykti“, – teigia jis.

M.Bathe'o komanda pritaikė kitą metodą atsitiktinei prieigai pagerinti – DNR grandines įkapsuliavo į silicio dioksido karoliukus, paženklintus trumpais nukleotidų pluoštais. „Prekybos centruose brūkšniniais kodais žymimi produktai, kad būtų galima juos identifikuoti, o mes, naudodami nukleorūgštis, brūkšniniais kodais žymime šias mažas DNR kapsules“, – sako M.Bathe'as.

Kol kas neaišku, kaip DNR saugomą informaciją galėtume integruoti į veikiančius kompiuterius. M.Bathe'o komanda bandė sukurti DNR failų sistemą.

„Tokiu būdu skysta ar kieta DNR informacijos būsena paverčiama kažkuo, kas labiau primena kompiuterio standųjį diską. Taigi, turime galimybę atlikti paiešką, naudodami kažką panašaus į paieškos sistemą, pavyzdžiui, „Google“, – sako M.Bathe'as. Net „Microsoft“ tiria, kaip biomolekules būtų galima įtraukti į kompiuterių dizainą.

Alternatyvos

Vis dėlto jei plačiau išplistų, DNR sintezės metodas būtų kiek rizikingu. Žmonės galėtų pabandyti šią technologiją panaudoti ne tik duomenims saugoti. Teoriškai būtų galima sintetinti virusus ar bakterijas, sako D.Zielinski – arba net sukurti kieno nors DNR ir palikti ją nusikaltimo vietoje.

„Daugelyje šių duomenų generavimo kanalų iš tikrųjų vyksta patikrinimai. Kryžminiu būdu duomenys palyginami su žinomais genomais – taip įsitikinama, kad juose nėra nieko kenksmingo, pavyzdžiui, patogenų sekos“, – sako ji.

M.Bathe'as sutinka, kad su privatumu susijusi rizika yra „didžiulė“. Jis pažymi, kad daugelis bendrovių siekia sukataloguoti visų planetos gyventojų DNR. Kiti atkreipia dėmesį į tai, kad baisu įsivaizduoti scenarijų, kuriame kažkas galėtų laikyti milijardų žmonių DNR sekas nedidelėje duomenų saugojimo sistemoje. „Turime sukurti su tuo susijusias technologijas, nes jei to nepadarysime, sumažinti ir svokti rizikos negalėsime – tai bus nežinomas ir nekontroliuojamas darinys“, – perspėja M.Bathe'as.

Atsižvelgiant į tai, verta pagalvoti apie DNR duomenų saugojimo alternatyvas. Southamptono universiteto (Anglija) optoelektronikos profesorius Peteris Kazensky sukūrė optinio saugojimo technologiją, kuri, jo manymu, yra gan rimtas varžovas – pasak jo, ji gali išlikti milijonus ar net milijardus metų.

Komanda dirba su femtosekundiniu (viena milijoninė milijardinė sekundės dalis) lazeriniu rašymu – informacijos išraižymu ant patvarių kvarcinio stiklo diskų. Tam pasitelkia lazerį, panašų į tą, kuris naudojamas akių chirurgijoje. Intensyvūs ir trumpi lazerio impulsai sukoncentruojami tam tikru būdu, kad būtų sukurtas mikrosprogimas – taip stikle atsiranda mažytė skylutė. „Išsiaiškinome, kad tokiomis sąlygomis galima suformuoti labai mažas nanostruktūras, – sako P.Kazensky. – Šias struktūras naudojame informacijai užkoduoti“.

Šis procesas panašus į CD ir DVD diskų įrašymą (naudojami lazerio šviesos polimerai arba dažai), tačiau šiuo atveju struktūros yra mažytės ir neįtikėtinai stabilios, atlaiko temperatūrą iki mažiausiai 1000 laipsnių pagal Celsijų, jų nepažeidžia radiacija. „Vienas iš pagrindinių mūsų laikmenų privalumų yra ilgaamžiškumas, jos gali išlikti beveik amžinai“, – sako P.Kazensky.

Ši technologija sukuria penkių matmenų informaciją. Skylė sudaro tris matmenis, tačiau taip pat galima valdyti ir skylės orientaciją bei formą – taip apsaugomi tankesni duomenys. Šis tankis niekada neprilygs DNR tankiui, tačiau didinant išraižymo sluoksnių skaičių, jis pamažu auga.

Iki šiol naudojant šią technologiją buvo išsaugota Didžioji Laisvių Chartija, Karaliaus Jokūbo Biblija ir „Keliautojo atostopu gidas po galaktiką“. 2018 m. Elonas Muskas raketoje „Falcon Heavy“ į kosmosą išsiuntė Isaaco Asimovo mokslinės fantastikos serijos „Fondation“ graviūrą, o „Microsoft“ stiklinėje plokštelėje išsaugojo visą 1978 m. „Supermeno“ filmą. Menininkė Mika Tajima šiuo metodu yra net išsaugojusi „žmogaus emocijų“ duomenis – ji surinko visus 2020 m. Japonijoje paskelbtus „Twitter“ įrašus.

„Šis procesas panašus į tą, kurį naudojo senovės žmonės – jie įrankiu raižydavo žymes ant akmens, – sako P.Kazensky. – Tai mechaninis arba fizinis medžiagos pakeitimas. Taigi, toks fizinis keitimas arba skylučių darymas medžiagoje – senovinis būdas apsaugoti informaciją“.

Panašiai kaip ir DNR saugojimo atveju, vienas iš pagrindinių duomenų saugojimo tokiu būdu trūkumų – įrašymo greitis. P.Kazensky sako, kad jo komanda dabar geba įrašyti 500 kB per sekundę greičiu – pirmojo eksperimento metu, prieš dešimtmetį, greitis siekė vos 0,1 kB per sekundę. „Kad tai būtų praktiška, reikia, kad įrašymo greitis siektų bent milijoną baitų (1000 kB) per sekundę, – sako jis. Kita kliūtis – duomenų nuskaitymas, kurį šiuo metu reikia atlikti rankiniu būdu, naudojant optinį mikroskopą. – Kad tai būtų praktiška, reikia sukurti mašiną, kuri tiesiog paimtų mėginį, sufokusuotų, perkeltų ir nuskaitytų“.

Šiuo metu raižymui skirtas prietaisas užima visą kambarį, o kartu naudojamas ir maždaug 115 000 eurų kainuojantis lazeris – vis dėlto P.Kazensky mano, kad jo dydį ir kainą galima sumažinti. Ir nors stiklas yra labai atsparus temperatūrai bei spinduliuotei, tačiau norintiems užtikrinti jo ilgaamžiškumą, vis dėlto vertėtų jį įvilkti į kokį nors tvirtą apvalkalą, kadangi patį stiklą galima tiesiog sudaužyti akmeniu.

„Manau, kad raižymas ne toks jautrus bet kokioms aplinkos sąlygoms, – sako D.Zielinski. – Taigi, jis ne toks tankus kaip DNR, bet vis tiek yra labai, labai efektyvus būdas saugoti svarbius duomenis – dėl jų nereikia tiek nerimauti. Kiekvienas saugojimo įrenginys turi savo galimybių, privalumų ir trūkumų. Manau, kad DNR būdas raižymą tik papildo“.

Kiti tyrėjai ieško molekulinių duomenų kodavimo variantų, kurie nesusiję su DNR – pavyzdžiui, naudojančių kitų rūšių sintetinių molekulių grandines, kurias lengviau ir pigiau sintetinti. Pavyzdžiui, kodą galima sukurti tiesiog kontroliuojant atskirų molekulių masę, kai skirtinga masė reiškia skirtingas 0 ir 1 kombinacijas.

Jau dabar galime užkoduoti skaitmeninius duomenis į DNR, juos įkapsuliuoti ir saugoti šimtus, o gal net tūkstančius metų. Tikroji problema – pasirinkti, su kokiais duomenimis tai daryti, arba kaip įveikti DNR sintezės trūkumus, kad būtų galima saugoti daug didesnius duomenų kiekius nei iki šiol. „Džiaugiuosi, kad DNR bus naudojama duomenims saugoti, bet manau, kad mums reikia dar 20 metų“, – sako L.Ionkovas. Ekpertas pažymi, kad kai kurios bendrovės mano, jog perspektyvų produktą turės jau po penkerių metų.

Parengta pagal „BBC“.

UAB „Lrytas“,
A. Goštauto g. 12A, LT-01108, Vilnius.

Įm. kodas: 300781534
Įregistruota LR įmonių registre, registro tvarkytojas:
Valstybės įmonė Registrų centras

lrytas.lt redakcija news@lrytas.lt
Pranešimai apie techninius nesklandumus pagalba@lrytas.lt

Atsisiųskite mobiliąją lrytas.lt programėlę

Apple App Store Google Play Store

Sekite mus:

Visos teisės saugomos. © 2024 UAB „Lrytas“. Kopijuoti, dauginti, platinti galima tik gavus raštišką UAB „Lrytas“ sutikimą.