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!
1
Китайские астрономы обнаружили более 1600 новых звездных скоплений

Китайские астрономы обнаружили более 1600 новых звездных скоплений

Анализируя данные со спутника Gaia, астрономы из Китайского западного педагогического университета обнаружили 1656 новых звездных скоплений в галактике Млечный Путь.

В общем случае звездные скопления представляют собой большие гравитационно связанные группы звезд. Они воспринимаются как важные лаборатории для изучения эволюции звезд и самих скоплений. Звездные скопления также являются хорошими трассерами для изучения структуры Млечного Пути. По оценкам, Млечный Путь может содержать около 100 000 звездных скоплений. Исследователи предполагают, что многие неотк...
28.09.22 07:15
0
0
Зонд DART успешно врезался в астероид

Зонд DART успешно врезался в астероид

Это был очень эмоциональный день для команды DART. Персонал миссий космических кораблей редко радуется словам «потеря сигнала», но сегодня именно это и произошло.

Члены команды отмечают успешное воздействие зонда НАСА Double Asteroid Redirection Test (DART), который врезался в астероид Диморфос сегодня ночью (27 сентября) в 01:14 по Гринвичу, как и планировалось. Миссия была разработана для оценки потенциального метода планетарной защиты: если астрономы когда-либо обнаружат большой астероид, который может столкнуться с Землей, люди смогут избежать катастроф...
27.09.22 07:14
0
2
Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Нептун и кольца сияют на фотографиях от нового космического телескопа

Наилучший вид Нептуна и его колец за последние несколько десятилетий.

В среду НАСА опубликовало новые снимки самой удаленной планеты Солнечной системы, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба. На снимках, сделанных в июле, видны не только тонкие кольца Нептуна, но и слабые пылевые полосы, никогда ранее не наблюдаемые в инфракрасном диапазоне, а также 7 из 14 известных спутников. Уэбб уже показал Юпитер во всей красе в серии свежих фотографий, опубликованных ...
25.09.22 10:36
0
-1
Команда идентифицировала материалы родительского тела на астероиде Рюгу

Команда идентифицировала материалы родительского тела на астероиде Рюгу

Международная команда определила, что одна конкретная частица на астероиде Рюгу может пролить свет на неизмененные исходные материалы его родительского тела.

В декабре 2014 года Японское агентство аэрокосмических исследований запустило космический корабль Hayabusa2 к астероиду 162173 Рюгу. В декабре 2020 года капсула для возврата образцов благополучно приземлилась обратно на Землю с собранными нетронутыми кусочками астероида. Рюгу — это древний фрагмент более крупного астероида, сформировавшегося очень рано в истории Солнечной системы, вскоре после ро...
24.09.22 09:35
0
0
Углеродные нанотрубки повышают эффективность «нанобионических» бактериальных солнечных элементов

Углеродные нанотрубки повышают эффективность «нанобионических» бактериальных солнечных элементов

Инженеры EPFL нашли способ вставлять углеродные нанотрубки в фотосинтезирующие бактерии, что значительно увеличивает их электрическую мощность. Они даже передают эти нанотрубки своим потомкам при делении посредством того, что команда называет «унаследованной нанобионикой».

Солнечные батареи являются ведущим источником возобновляемой энергии, но их производство оказывает большое влияние на окружающую среду. Как и во многих других случаях, мы можем брать у природы подсказки о том, как улучшить наши устройства, и в этом случае фотосинтезирующие бактерии, которые получают энергию от солнечного света, могут быть использованы в микробных топливных элементах.В новом исслед...
19.09.22 11:53
0
0
Ультратонкая метаповерхность создает паутину квантово-запутанных фотонов

Ультратонкая метаповерхность создает паутину квантово-запутанных фотонов

Ученые из Национальной лаборатории Сандия и Института Макса Планка разработали способ создания сети квантово-запутанных фотонов, используя гораздо более простую установку, чем обычно. Ключ представляет собой поверхность с точным рисунком, которая в 100 раз тоньше бумаги и может заменить целую комнату оптического оборудования.

Квантовая запутанность — это странно звучащее явление, когда две частицы могут настолько сплестись вместе, что манипулирование одной из них мгновенно повлияет на ее партнера, независимо от того, насколько далеко они могут быть друг от друга. Это формирует основу для новых технологий, таких как квантовые вычисления и квантовое шифрование. Проблема в том, что генерировать запутанные группы фотонов ...
15.09.22 07:59
0
1
Как будут использоваться наноматериалы для безэмиссионной энергетики будущего

Как будут использоваться наноматериалы для безэмиссионной энергетики будущего

Геополитический конфликт между Россией и западными странами даёт мощнейший импульс ускоренному развитию не только новых технологий электрогенерации, не связанных с ископаемым топливом, но и технологиям энергосбережения, а также усилению тенденции отказа от использования транспорта с двигателями внутреннего сгорания.

В последние годы многочисленные группы учёных по всему миру исследуют свойства графена с целью его прикладного применения. Повышенный интерес к этому материалу объясняется наличием таких уникальных свойств, как высокая проводимость и теплопроводность, прочность и гидрофобность, что открывает масштабные перспективы применение графена в различных областях промышленности.Одним из наиболее важных напр...
09.09.22 14:13
1
1
Воссоздавая дождь Урана, рентгеновский лазер превратил пластик в алмазы

Воссоздавая дождь Урана, рентгеновский лазер превратил пластик в алмазы

Используя мощные лазеры, команда извлекла образцы ПЭТ (распространенный материал, используемый в пластиковых бутылках, для получения сильного тепла и давления для образования крошечных алмазов, которые естественным образом могут выпасть на таких планетах, как Уран и Нептун.

Здесь, на Земле, алмазы ценятся за их редкость (даже если это изменится), но на других планетах они могут показаться такими же обычными, как камни. Считается, что на ледяных гигантах, таких как Уран и Нептун, экстремальное давление будет сжимать водород и углерод, образовывая твердые алмазы, которые затем выпадают в атмосферу, как дождь. Это явление не обнаруживалось напрямую, но в 2017 году груп...
05.09.22 07:54
0