Как напечатать книгу на молекулах ДНК?

Современные процессоры и микросхемы созданы на основе кремния. Несмотря на то, что вычислительная мощность процессоров растет, она ограничена возможностями этого материала, рано или поздно ученые вплотную подойдут к черте, когда дальнейший рост будет невозможным. Более перспективным материалом для создания микросхем и процессоров являются молекулы ДНК, в 1 см3 может храниться столько молекул, сколько нужно для хранения 10 Тбайт информации.

Ученые разных стран ищут возможность использовать колоссальные возможности молекулы ДНК в интересах человека. В 2010 году первый успех был достигнут исследовательской группой биолога Крейга Вентера, которой удалось закодировать в генах синтетической бактерии водяной знак, размер которого составил 7920 бит. В 2012 году этот рекорд был побит гарвардскими учеными во главе с Джорджем Черчем – они записали на молекулу ДНК целую книгу из 53400 слов, с 11 изображениями и программой на JavaScript (общий объем информации 5,27 млн бит). Для того чтобы обеспечить сохранность данных, разработчики использовали химически синтезированные молекулы. Живые клетки не подходят для этого, поскольку могут удалять некоторые фрагменты самостоятельно. Всю информацию разделили на блоки данных по 96 бит, адреса битового потока длиной имели по 19 символов. Таких блоков в книге получилось 54898 штук и каждый записали на отдельную нить ДНК. Все блоки хранились физически отдельно друг от друга. Специалистам пришлось создать собственную систему цифрового кодирования (одни аминокислоты считались нулями, а другие – единицами), поскольку существующие системы не подходили по тем или иным параметрам. В современных компьютерах принята бинарная логика, состоящая из двух состояний, а в молекуле ДНК есть четыре основания, связанные в цепочку: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (Т). Храниться данные на молекуле ДНК могут очень долго – до нескольких тысяч лет. Несмотря на очевидные преимущества ДНК-молекул, у этих биологических «карт памяти» немало недостатков. Главная сложность заключается в том, чтобы суметь раскодировать сохраненную информацию и «прочитать» текст. Результат гарвардской группы оказался на высоте: в файле объемом 5,27 мегабита было лишь две ошибки.