ДНК обладает уникальными свойствами, которые делают её идеальным кандидатом для хранения данных. «ДНК может хранить огромные объёмы информации в крайне компактной форме и оставаться стабильной на протяжении тысяч лет, — объясняет Даниэлла Бар-Лев из Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Кроме того, ДНК способна к естественной репликации, что даёт ей преимущество для долгосрочного сохранения данных».
Однако извлечение информации, закодированной в ДНК, представляет собой серьёзную проблему. При хранении цепочки ДНК смешиваются и перепутываются, а в процессе кодирования данных некоторые фрагменты могут быть утеряны или воспроизведены с ошибками. В результате чтение данных из ДНК напоминает попытку восстановить книгу из коробки с изорванными и испещрёнными опечатками страницами.
Традиционные методы обработки данных ДНК сталкиваются с трудностями при работе с таким «хаосом», требуя длительного времени для анализа. Новый подход, разработанный Бар-Лев и её коллегами, использует ИИ для ускорения этого процесса. Система под названием DNAformer включает в себя:
- Глубокую нейронную сеть, обученную восстанавливать последовательности ДНК.
- Компьютерный алгоритм, который идентифицирует и исправляет ошибки.
- Декодирующий алгоритм, который преобразует данные обратно в цифровой формат, устраняя оставшиеся неточности.
В ходе экспериментов DNAformer смог прочитать 100 мегабайт данных, хранящихся в ДНК, почти в 90 раз быстрее, чем самый быстрый из существующих методов, основанных на традиционных алгоритмах. При этом точность восстановления данных была сопоставимой или даже выше. Среди расшифрованных данных были:
- Цветное изображение пробирок.
- 24-секундный аудиоклип с речью астронавта Нила Армстронга о высадке на Луну.
- Текстовый фрагмент, объясняющий, почему ДНК является перспективным носителем для хранения данных.
Команда исследователей планирует адаптировать DNAformer для работы с новыми методами кодирования данных в ДНК. «Важно, что наш подход не зависит от конкретных методов синтеза или секвенирования ДНК, — говорит Омер Сабари из Техниона — Израильского технологического института. — Это позволяет адаптировать его к будущим технологиям, которые могут быть более коммерчески выгодными».
Хранение данных в ДНК может найти применение в различных областях, включая:
- Долгосрочное архивирование: благодаря устойчивости ДНК к деградации.
- Компактное хранение: один грамм ДНК может хранить до 215 петабайт данных.
- Биомедицинские исследования: для хранения и анализа генетической информации.
Источник: https://www.newscientist.com/article/2469449-ai-can-decode-digital-data-stored-in-dna-in-minutes-instead-of-days/
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
