Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Добавление новых букв в алфавит ДНК удваивает плотность хранения данных

Добавление новых букв в алфавит ДНК удваивает плотность хранения данных
Как и большинство вещей, природная система хранения данных, ДНК, намного превосходит все, что мы создали. Теперь исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне удвоили и без того невероятную емкость памяти, добавив дополнительные буквы в его «алфавит», и разработали новый способ чтения.


ДНК естественным образом состоит из комбинаций четырех азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Обозначенные буквами A, G, C и T, эти основания группируются в различных последовательностях, образуя чертежи для каждого живого организма. И эта система хранения информации невероятно плотная: один грамм ДНК способен хранить до 215 петабайт (215 миллионов ГБ) данных.

Это делает его очень привлекательным потенциальным решением для хранения огромных объемов данных, которые современное общество производит ежедневно — все содержимое Интернета может поместиться в обувной коробке, полной ДНК. И как будто это хранилище было недостаточно плотным, исследователи нового исследования нашли способ удвоить его.

Наряду с обычными A, G, C и T команда добавила дополнительные семь «букв» в алфавит ДНК. Они принимают форму химически модифицированных нуклеотидов, открывая более разнообразные комбинации, которые позволяют хранить больше информации в том же объеме физического пространства.

«Представьте себе английский алфавит», — говорит Касра Табатабаи, соавтор исследования. «Если бы было только четыре буквы, можно составить столько-то слов. Если бы был полный алфавит, можно создавать неограниченное количество комбинаций слов. То же самое и с ДНК. Вместо того, чтобы преобразовывать нули и единицы в A, G, C и T, мы можем преобразовать нули и единицы в A, G, C, T и семь новых букв в алфавите хранения».


Конечно, добавление дополнительных нуклеотидов означает, что существующие системы обратного считывания данных не распознают их, поэтому команда также разработала новую систему, которая может это делать. Нить ДНК проходит через нанопоры в специально разработанном белке, который может обнаруживать отдельные единицы независимо от того, являются ли они природными или синтетическими. Затем алгоритмы машинного обучения декодируют информацию, хранящуюся внутри.

«Мы испробовали 77 различных комбинаций 11 нуклеотидов, и наш метод смог идеально дифференцировать каждую из них», — сказал Чао Пан, соавтор исследования. «Структура глубокого обучения как часть нашего метода идентификации различных нуклеотидов является универсальной, что позволяет обобщать наш подход во многих других приложениях».

В дополнение к плотности новый метод также повышает скорость записи данных, что обычно является довольно медленным процессом для ДНК. Эта система примерно вдвое сократила время, необходимое для записи информации в ДНК.

Эта работа может помочь сделать ДНК жизнеспособной системой хранения данных, хотя предстоит еще много работы.

Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

Астрономы нашли редкую каменистую планету, пригодную для поиска признаков жизни

На недавно открытой экзопланете стоит поискать признаки жизни. Анализ, проведенный группой ученых, описывает планету, которая вращается вокруг красного карлика Wolf 1069 в обитаемой зоне.

В эту зону входят расстояния вокруг звезды, на которых на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Кроме того, масса планеты Wolf 1069 b похожа на массу Земли. Весьма вероятно, что она представляет собой каменистую планету, которая также может иметь атмосферу. Это делает планету одной из немногих перспективных целей для поиска признаков благоприятных для жизни условий и биосигнатур. Ко...
04.02.23 09:28
0
1
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
0
Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Многокомпонентные 3D-принтеры уже существуют, нить, которую они создают, обычно представляет собой один материал в любой точке процесса печати. Новая система производит настоящие нити из нескольких материалов, и они могут похвастаться потенциально очень полезной спиральной конструкцией.

Экспериментальная установка была разработана командой Гарвардского университета под руководством профессора Дженнифер Льюис, профессора Дэвида Кларка и докторанта Натали Ларсон. Его печатающая головка состоит из четырех отдельных картриджей, каждый из которых может содержать разные «чернила» (фотоотверждаемый вязкий печатный материал). Все четыре картриджа подаются в одно сопло, которое выдавлива...
21.01.23 15:00
0
1
Найден секретный ингредиент, помогающий самовосстановлению древнеримского бетона

Найден секретный ингредиент, помогающий самовосстановлению древнеримского бетона

Если пренебрегать современным бетонным сооружением в течение нескольких десятилетий, оно начнет разваливаться, а сооружения, построенные древними римлянами, по-прежнему остаются прочными спустя 2000 лет. Инженеры нашли включение, которое помогает древним бетонным трещинам самозалечиваться, и показали, как можно воссоздать рецепт, чтобы новые здания служили дольше.

Бетон является наиболее часто используемым строительным материалом в мире, но он не невосприимчивым к повреждениям. Погода и нагрузки могут привести к крошечным трещинам, затем перерасти в гораздо более крупные трещины, которые в конечном итоге угрожают целостности всей конструкции. Это может потребовать дорогостоящего обслуживания или замены, чтобы предотвратить катастрофические разрушения. Древ...
09.01.23 09:01
0
1
Умное устройство эффективно выделяет водород и литий из морской воды

Умное устройство эффективно выделяет водород и литий из морской воды

Китайские исследователи продемонстрировали электролизер для морской воды, который работает так же эффективно, как коммерческий электролизер для пресной воды, в течение нескольких месяцев подряд, не разъедая себя до смерти. Также эти машины могут собирать литий.

Одна из проблем с возобновляемым источником водорода заключается в том, что он использует пресную воду, а поскольку четверть населения мира уже сталкивается с острой нехваткой воды по крайней мере один месяц в году, пресная вода становится все более исчерпаемым и ценным ресурсом. Таким образом, технологии, которые могут электролизовать водород из обильной морской воды, покрывающей большую часть пл...
18.12.22 20:45
0