Ukládání obrázků a videí do DNA

25. duben 2016

Výzkumníci z Washingtonské univerzity a firmy Microsoft společně vyvinuli technologii, která teoreticky umožňuje zapsat a znovu přečíst obrovské množství dat s využitím molekul DNA jako datového nosiče. Molekuly DNA obvykle v přírodě slouží k uchovávání genetických informací o živých organismech.

Věci zatím sice zapsali do formy “genetických” nukleotidových sekvencí molekuly DNA, sestávajících ze 4 stavebních bloků (adenin, guanin, cytosin a thymin) jen čtyři digitální obrázky, avšak byli je rovněž schopni zpětně přečíst, a to bez jakékoliv sebemenší ztráty informace.

Vlastnosti DNA jakožto datového nosiče jsou navíc takové, že teoreticky umožňují ukládat v jednom kubickém milimetru objemu 109 gigabytů, přičemž polovina takto zapsané informace se vytratí až zhruba za 500 let, možná i za delší dobu.

Čtěte také

Hlavní překážkou v uvedení této metody do praxe je v současné době její vysoká cena a malá efektivita. Jmenovitě jde o jisté biologické procedury, přičemž zápis informace do molekuly DNA je vlastně roven její syntéze a její přečtení spočívá ve zpětném sekvenování příslušného “genomu”, který vlastně není genomem žádného živého organismu. Syntetizované molekuly DNA byly následně zbaveny vody, kvůli vyšší trvanlivosti.

Aby vědci v dlouhých řetězcích DNA molekul snadno našli místa, kde se nalézají příslušné obrázky, opatřili datový zápis ekvivalentem poštovních směrovacích čísel a uličních adres. Data byla také v rámci DNA zapsána úsporným způsobem pomocí bezztrátové komprese, konkrétně za použití Huffmanova kódování.

Binární kód obsahující nuly a jedničky zde byl převeden na kód ternární, obsahující 4 nukleotidová “písmena” A, G, C a T. Hledání nových způsobů ukládání dat je přitom motivováno předpovědí, podle níž bude svět v roce 2020 potřebovat uložit celkem 44 bilionů gigabytů. což je 10x více než v roce 2013.

Čtěte také

Profesor Luis Henrique Ceze, jeden z členů týmu z Washingtonské univerzity, současně vyhlásil, že pomocí ukládání dat do molekul DNA by bylo teoreticky možné data, dnes fyzicky zabírající objem na discích o rozměru obchodního domu, zkomprimovat do objemu kostky cukru.

Výzkumníci firmy Technicolor také nedávno podobným způsobem uložili do sekvencí molekuly DNA celý Meliésův němý film “Cesta na Měsíc” z roku 1902. V malé lahvičce vodného roztoku, obsahujícího molekuly DNA, bylo dokonce najednou uloženo asi milion kopií tohoto filmu. Vědci zde vyšli z metody týmu z Harvardovy univerzity, který v roce 2012 uložil 700 terabytů dat do jednoho gramu DNA. Tato operace trvala šest týdnů a stála desetitisíce dolarů.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Washington University 1, Washington University 2 (PDF), IndustryTap, RT.com, Vision Times, ScienceDaily, Gizmodo, Techworm

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio