Problem z przechowywaniem danych. DNA może być rozwiązaniem?
Naukowcy z Arizona State University wykazali, że DNA – cząsteczka kojarzona przede wszystkim z biologią i dziedziczeniem – może stać się nowoczesnym nośnikiem danych oraz narzędziem do ich zabezpieczania. W dwóch powiązanych badaniach zaprezentowano, jak struktury molekularne mogą jednocześnie przechowywać ogromne ilości informacji i chronić je przed nieuprawnionym dostępem.
Odkrycia te wskazują na możliwą alternatywę dla tradycyjnych technologii opartych na krzemie, które coraz trudniej nadążają za rosnącą ilością danych cyfrowych.
Pierwsze z badań koncentruje się na nowym sposobie zapisywania informacji w DNA. Zamiast odczytywać klasyczny kod genetyczny, naukowcy wykorzystali fizyczny kształt zaprojektowanych struktur DNA jako nośnik danych. Maleńkie konstrukcje działają jak litery alfabetu, a ich układ jest rozpoznawany przez mikroskopijne czujniki i analizowany z pomocą algorytmów uczenia maszynowego. Dzięki temu możliwe jest szybkie i dokładne odczytywanie zapisanych informacji bez konieczności kosztownego sekwencjonowania DNA.
Takie podejście ma duże znaczenie praktyczne. DNA potrafi przechowywać ogromne ilości danych na bardzo małej przestrzeni i pozostaje stabilne przez długi czas, co czyni je atrakcyjnym rozwiązaniem do archiwizacji informacji. W przyszłości mogłoby służyć do długoterminowego przechowywania danych naukowych, dokumentacji czy zasobów kulturowych przy minimalnym zużyciu energii i miejsca.
Funkcja narzędzia szyfrującego
Drugie badanie pokazuje, że DNA może również pełnić funkcję narzędzia szyfrującego. Naukowcy tworzą złożone nanostruktury przypominające origami, w których informacja zapisana jest w samym układzie przestrzennym cząsteczek. Odczytanie danych wymaga specjalistycznych metod obrazowania i odpowiednich algorytmów analizy, co w naturalny sposób utrudnia dostęp osobom nieposiadającym właściwego klucza. Takie molekularne szyfrowanie znacząco zwiększa liczbę możliwych kombinacji kodów i podnosi poziom bezpieczeństwa informacji.
Połączenie nanotechnologii DNA, zaawansowanego obrazowania, elektroniki i sztucznej inteligencji pokazuje, jak szybko zacierają się granice między biologią a informatyką. Systemy oparte na DNA mogłyby w przyszłości znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebne jest trwałe i bezpieczne przechowywanie danych – od archiwów naukowych i medycznych po środowiska, w których tradycyjna elektronika działa zawodnie, na przykład w ekstremalnych temperaturach lub przy długotrwałym przechowywaniu informacji.
Amerykańskie badania pokazują, że inspiracja naturą może prowadzić do zupełnie nowych sposobów zapisywania i ochrony danych. Traktowanie DNA nie tylko jako materiału biologicznego, lecz także jako platformy informacyjnej otwiera drogę do powstania nowych generacji technologii informatycznych działających w skali molekularnej.
Źródło: Arizona State University
Czytaj też: Przewlekły stres a przebieg choroby nowotworowej
Grafika tytułowa: Sangharsh Lohakare / Unsplash
