Молекулы ДНК как новые носители данных

08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации.

Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого.

Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательностью нулей и единиц, в ДНК информацию представляют четыре азотистых основания - A, C, G и T. Комбинации этих оснований позволяют закодировать любые цифровые файлы, превращая генетический код в носитель информации.

Одним из ключевых преимуществ ДНК является невероятная плотность хранения. Теоретически весь объем данных человечества можно было бы разместить в коробке размером с обувную. При хранении молекул в сухих и холодных условиях информация сохраняется тысячелетиями. Дополнительно, такой подход потребляет значительно меньше энергии по сравнению с традиционными дата-центрами, что делает его перспективным с точки зрения экологической устойчивости.

Главной инновацией команды Missouri стало создание метода перезаписи данных. Для этого ученые разработали компактное электронное устройство с нанопорным сенсором, через который проходят молекулы ДНК. Сенсор фиксирует слабые электрические сигналы, возникающие при прохождении цепочек, а программное обеспечение преобразует их обратно в цифровую последовательность нулей и единиц, позволяя восстанавливать или изменять исходные файлы.

Разработчики подчеркивают, что их система отличается высокой скоростью работы, упрощенной архитектурой и меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с существующими технологиями хранения ДНК. В будущем планируется миниатюризация устройства до размеров обычного USB-накопителя, что сделает его удобным для повседневного использования.

Дополнительное преимущество ДНК как носителя заключается в трехмерной структуре хранения информации, в отличие от плоских кремниевых чипов. Это обеспечивает крайне высокую плотность записи, а физическое существование данных в виде молекул снижает уязвимость к кибератакам, поскольку информация не требует постоянного подключения к электронной системе.

<< Назад: Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

>> Вперед: Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Биометрические перчатки для пилотов Ф1 11.02.2018 В нынешнем сезоне Формулы-1 не будет моделей на стартовой решетке, зато гонщики получат специально разработанные перчатки с датчиками сердцебиения и уровня кислорода в крови, которые смогут передавать показания на расстояние до 500 метров в реальном времени. Как в любых автогонках, в Формуле-1 порой случаются аварии, причем на довольно высоких скоростях. Чтобы избежать губительных для гонщиков последствий, к болидам предъявляются жесткие требования безопасности, поэтому пилоты редко получают серьезные травмы, однако медики и спасатели всегда дежурят на гоночных трассах на случай крупных аварий, чтобы успеть как можно скорее оказать помощь пострадавшим. Чтобы облегчить им задачу и ускорить диагностику состояния пилотов, Международная автомобильная федерация (FIA) вводит в эксплуатацию специальные "умные" перчатки. С их помощью медики будут получать информацию о пострадавшем дистанционно, еще до того, как доберутся до места аварии. Для этого в перчатку встроен гибкий датчик, который определяет пульс пилота и уровень содержания кислорода в крови. Перчатки оборудованы беспроводной зарядкой и Bluetooth-передатчиками, которые передают данные в реальном времени на расстояние до 500 метров. Впрочем, в сезоне 2018 года онлайн-доступ к данным с перчаток будет только у организаторов гонок, а команды смогут собирать данные лишь по итогам каждого из этапов. Со временем биометрические перчатки планируется оборудовать датчиками температуры и дыхания.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026