Память на искусственной ДНК

16.04.2016

Создана система, сохраняющая различную информацию в синтезированных ДНК и извлекающая ее обратно без ошибок.

Исследователи из университета Вашингтона и фирмы Microsoft описали систему хранения информации на синтезированных ДНК. Им удалось не только сохранить этим способом различные виды информации (текст, изображения, звук), но и безошибочно прочитать их.

Молекулы ДНК, созданные природой для хранения генетической информации живых организмов, способны хранить информацию во много миллионов раз более плотно, чем все существующие технологии для цифровых запоминающих устройств - жесткие и оптические диски, флэш-накопители и др. Кроме того, ДНК может надежно сохранять данные в течении нескольких столетий в отличие от срока от нескольких лет до двух-трех десятилетий для прочих устройств. По оценкам предел плотности записи на ДНК достигает 1 эксабайт на мм3 (1018 байт/мм3) при периоде полураспада более 500 лет. Правда, пока доступ к записанной таким образом информации очень медленный (от десятков секунд до часов), так что такую систему можно использовать только для архивного хранения данных.

Кодирование осуществляется с помощью четырех основных строительных блоков ДНК: аденина (А), гуанина (G), цитозина (C) и тимина (T). Эти блоки соответствуют цифрам кода. Поскольку их четыре, то двоичные числа перед кодированием переводятся в код с другим основанием. В простейшем случае, может использоваться система с основанием 4, тогда A, C, G, T сопоставляются цифрам 0, 1, 2, 3. Процесс кодирования, к примеру, двоичной последовательности 01110001 заключается в ее замене на код Хаффмена при основании 4 - 1301, а затем синтезе цепочки ДНК - СТАС. Однако такое кодирование не позволяет уберечься от многочисленных ошибок , возникающих при синтезе ДНК, поэтому пришлось разработать специальный метод кодирования, уменьшающий вероятность ошибки, и кроме того, добавить к биотехнологиям схемы коррекции ошибок, используемые в компьютерной памяти.

Исследователи решили и проблему произвольного доступа к информации, записанной на большом количестве различных ДНК. Для этого они научились кодировать в них служебные данные ("индексы"), позволяющие находить нужную информацию. С помощью полимеразной цепной реакции, используемой в молекулярной биологии, они идентифицировали нужные индексы, а затем, используя методы секвенирования (определения последовательности блоков) ДНК, читали данные.

<< Назад: Усилители Yamaha WXA-50 и WXC-50 16.04.2016

>> Вперед: Контроллер Renesas R9A02G011 15.04.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Терпимость к диссонансам приходит с возрастом 05.04.2015 Возрастные изменения слуха обычно объясняют тем, что во внутреннем ухе отмирают специальные рецепторы, которые ловят звуковые колебания и превращают их в нервный сигнал. Как известно, звук сначала попадает на барабанную перепонку, с нее он переходит на слуховые косточки (молоточек, наковальню и стремечко), а от них, в свою очередь - во внутреннее ухо, заполненное жидкостью. Здесь, на перепонках Кортиева органа, сидят волосковые клетки, реагирующие на колебания жидкой среды: их волоски отклоняются, активируя ионные каналы в клеточной мембране. В результате сложных нейрохимических процессов механическое колебание превращается в нейрохимический импульс, который отправляется в слуховой анализатор мозга. Если таких волосковых клеток становится мало, если они ломаются и плохо работают, то и слух становится хуже: например, мы перестаем различать высокие частоты. Однако есть и другие изменения, которые с возрастом случаются в нашем слуховом аппарате - в самом мозге клетки, отвечающие за обработку звукового сигнала, начинают иначе на него реагировать. В частности, меняется их временнАя активность: разные группы нейронов, которые в определенной последовательности включаются в ответ на звук, вдруг съезжают с привычного "расписания". Как это может отразиться на восприятии звуков? Не так давно Оливер Боунс (Oliver Bones) и его коллеги из Манчестерского университета показали, что от поведения нейронов во времени зависит восприятие звуковых консонансов и диссонансов. Логично было бы предположить, что возрастные изменения во временнОй активности нервных клеток скажутся на том, как человек слышит музыку. Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи попросили несколько десятков добровольцев оценить несколько звуковых интервалов по шкале от "очень приятного" до "очень неприятного". Сами интервалы варьировались от малой секунды, которая звучит очень резко, до благозвучной чистой квинты (за основу был взят обычный равномерный темперированный строй европейской музыки). Затем те же самые интервалы дали послушать еще раз, но теперь у участников эксперимента одновременно записывали активность групп нейронов из ствола мозга (тех самых, которые отличают диссонансы от консонансов). Как пишут авторы работы в Journal of Neuroscience у молодых людей временнОе кодирование благозвучий и неблагозвучий работало прекрасно. Чего нельзя было сказать про людей пожилых или приближающихся к пожилому возрасту (то есть старше 40 лет) - у них временные различия в нейронной активности на консонансах и диссонансах были не слишком велики. И это отражалось на восприятии интервалов: пожилых людей не так сильно, как молодых, раздражали диссонансы, а от консонансов они, наоборот, получали меньше удовольствия. Стоит отметить, что никто из участников эксперимента ни на каком инструменте не играл и никто из них не пытался учиться музыке как минимум последние пять лет, так что было бы любопытно повторить тот же эксперимент, но уже с профессиональными музыкантами. С одной стороны, полученные результаты говорят о том, что возрастные изменения слуха гораздо сложнее, что мы не просто начинаем хуже слышать, но еще и иначе воспринимаем то, что услышали. С другой стороны, значит ли это, что с возрастом нам может вдруг понравиться диссонансная музыка, на которую XX и XXI вв. особенно богаты? Вряд ли. Ведь для того, чтобы хорошо почувствовать диссонанс, мы должны хорошо почувствовать консонанс, а пожилые люди, как было сказано, вообще хуже отличают диссонанс от консонанса. Однако восприятие музыки все же не сводится к одному лишь различению благозвучных и неблагозвучных аккордов, так что говорить о том, что пожилые люди в целом хуже слышат музыку, было бы не вполне корректно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026