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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Водяная планета 30.11.2012 Снимки, сделанные космическим телескопом Хаббл, позволили найти еще одну далекую планету. Ее назвали GJ 1214b, она обращается вокруг красного карлика примерно в 40 световых годах от Земли. Хотя карлик неярок, до него от планеты всего два миллиона километров, поэтому температура на ее поверхности составляет 230 градусов Цельсия. Как показала аппаратура Хаббла, атмосфера состоит из водяных паров. А судя по средней плотности новооткрытого небесного тела, и вся планета GJ 1214b состоит главным образом из воды. Так как ее диаметр в 2,7 раза больше земного, там сильнее и тяготение, так что вода испаряется не слишком бурно. В этих условиях, говорят астрофизики, там могут существовать такие непривычные для нас формы воды, как горячий лед и сверхтекучая вода.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025