Новости науки

Новый метод может превратить любой объект в блок хранения данных

Интернет-журнал «Новая Наука» (г. Санкт-Петербург), 23.12.2019

Дата публикации: 23.12.2019

Исследователи используют молекулы ДНК для хранения информации в повседневных объектах. Информация может быть получена десятилетиями или даже столетиями позже. На данный момент технология довольно дорогая.

В современном информационном веке мировые данные растут огромными темпами. Существующие устройства (твердотельные накопители, жёсткие диски и магнитные ленты) для хранения этих данных скоро достигнут физических ограничений.

Вот почему учёные пытаются использовать молекулы ДНК в качестве архитектуры для длительного хранения в холодильнике. Это может принять любую форму и показать вне исключительной плотности и выносливости. Теоретически, один грамм ДНК может хранить 215 петабайт данных за тысячи лет.

Теперь исследователи из ETH Zurich (Швейцария) и Erlich Lab LLC (Израиль) разработали новый способ хранения огромного количества информации (используя только молекулы ДНК) в повседневных предметах, таких как бутылки с водой, пуговицы на рубашках и даже стеклянные линзы. Информация может быть получена непосредственно из объектов, даже спустя десятилетия или столетия.

Предыдущие исследования, такие как маркировка продуктов «штрих-кодом» ДНК и хранение больших объёмов данных в ДНК, позволили исследователям создать новый тип хранения данных под названием «ДНК вещей». Объекты (единицы хранения) связаны с информацией через Интернет, отсюда и название.

Как же им это удалось?

Чтобы создать объекты с неизменной памятью, исследователи сплавили молекулы ДНК в функциональный материал. Они закодировали данные в молекулах ДНК таким способом, который был бы устойчив к ошибкам.

Они использовали схему кодирования ДНК-фонтана, для исправления крайних ошибок отсева и извлечения данных из мельчайших количеств материала.

Однако простое смешивание ДНК с функциональными материалами часто приводит к деградации ДНК из-за повышенных температур и гидролизного стресса во время приготовления смеси.

Это может быть устранено путём инкапсулирования ДНК в наночастицы кремнезема. Инкапсулированная в частицы кремнезема ДНК облегчает смешивание ДНК с внедряемым материалом, а также увеличивает период полураспада молекул ДНК.

Эти молекулы ДНК могут быть смешаны с различными материалами и сформированы с помощью 3D-печати или технологий литья.

Исследовательская группа напечатала в 3D кролика из пластика, чтобы продемонстрировать новый метод. Кролик содержит 100 килобайт данных-инструкцию для печати кролика. Это означает, что объект несёт свой собственный проект, как настоящие кролики.

Они также извлекли данные (инструкции по печати) из небольшого кусочка кролика и использовали его для 3D-печати совершенно нового. Они повторили этот процесс 5 раз, создав «пра-пра-пра-внука» первого кролика.

Применение

Эта технология может быть использована для сокрытия секретной информации в обычном материале, технике, называемой стеганографией. Исследователи продемонстрировали это, поместив короткий фильм (1,4 мегабайта) в объективы обычных очков. Можно взять эти очки через охрану аэропорта незамеченными.

Теоретически, возможно скрыть информацию во всех пластиковых объектах (включая силикон, полиуретан, полиэстер и эпоксиды), если они не достигают чрезвычайно высоких температур в процессе производства.

Это полезно в приложениях, где информация уровня проекта должна быть доступной, либо в массово изготовленном объекте, либо в персонализированном изделии. Например, в зубных имплантатах каждая структура уникальна и предназначена только для конкретного пациента.

Более футуристическое применение этой технологии будет в области самовоспроизводящихся устройств. Техника обладает достаточной копирующей способностью для создания материала для хранения для неограниченного запаса предметов.

Технология довольно дорогая: перевод одного файла 3D-печати стоит более 2000 долларов. Однако стоимость единицы уменьшается по мере увеличения размера пакета объекта.