Компьютерная операционная система и короткометражный фильм сохранили на ДНК: Новая кодирующая стратегия максимизирует вместимость данных Молекул ДНК

В новом исследовании в Науке пара исследователей в Колумбийском университете и New York Genome Center (NYGC) показывает, что алгоритм, разработанный для текущего видео по сотовому телефону, может открыть почти полный потенциал хранения ДНК, сжав больше информации в ее четыре основных нуклеотида. Они демонстрируют, что эта технология также чрезвычайно надежна.

ДНК – идеальный носитель данных, потому что это ультракомпактно и может продлиться сотни тысяч лет, если сохранено в прохладном, сухом месте, как продемонстрировано недавним восстановлением ДНК от костей 430 000-летнего человеческого предка, найденного в пещере в Испании.«ДНК не будет ухудшаться со временем как аудиокассеты и CD, и это не станет устаревшим – если это сделает, у нас есть большие проблемы», сказал соавтор исследования Янив Эрлич, преподаватель информатики в Разработке Колумбии, член Научного Института Данных Колумбии, и основной член NYGC.

Erlich и его коллега Дина Зиелински, объединенный ученый из NYGC, выбрали шесть файлов, чтобы закодировать, или написать в ДНК: полная компьютерная операционная система, 1 895 французских фильмов, «Прибытие поезда в La Ciotat», подарочная карта Amazon за 50$, компьютерный вирус, Первопроходческая мемориальная доска и исследование 1948 года информационного теоретика Клода Шеннона.Они сжали файлы в основной файл, и затем разделили данные на короткие последовательности двоичного кода, составленного из и нолей.

Используя названные кодексы фонтана исправляющего стирание алгоритма, они беспорядочно упаковали последовательности в так называемые капельки и нанесли на карту тех и ноли в каждой капельке к четырем основаниям нуклеотида в ДНК: A, G, C и T. Алгоритм удалил сочетания букв, которые, как известно, создали ошибки, и добавил штрихкод к каждой капельке, чтобы помочь повторно собрать файлы позже.В целом, они произвели цифровой список 72 000 нитей ДНК, каждый 200 оснований долго, и послали его в текстовом файле в стартап синтеза ДНК Сан-Франциско, Крученую Биологическую науку, которая специализируется на превращении цифровых данных в биологические данные.

Две недели спустя они получили пузырек, держащий пятнышко Молекул ДНК.Чтобы восстановить их файлы, они использовали современную упорядочивающую технологию, чтобы прочитать нити ДНК, сопровождаемые программным обеспечением, чтобы перевести генетический код назад на набор из двух предметов.

Они возвратили свои файлы с нулевыми ошибками, отчетами об исследовании. (В этом коротком демонстрационном примере Erlich открывает его заархивированную операционную систему на виртуальной машине и играет в игру Минного тральщика, чтобы праздновать.)Они также продемонстрировали, что фактически неограниченное количество копий файлов могло быть создано с их кодирующим методом, умножив их образец ДНК посредством цепной реакции полимеразы (PCR), и что те копии, и даже копии их копий, и так далее, могли быть восстановлены безошибочные.Наконец, исследователи показывают, что их кодирующая стратегия упаковывает 215 петабайтов данных по единственному грамму ДНК – в 100 раз больше, чем методы, изданные новаторской церковью исследователей George в Гарварде, и Ником Гольдманом и Иваном Бирни в европейском Институте Биоинформатики. «Мы полагаем, что это – устройство хранения данных самой высокой плотности, когда-либо созданное», сказал Эрлич.

Способность хранения данных ДНК теоретически ограничена двумя двоичными цифрами для каждого нуклеотида, но биологические ограничения самой ДНК и потребности включать избыточную информацию, чтобы повторно собраться и прочитать фрагменты позже уменьшают ее способность до 1,8 двоичных цифр за основу нуклеотида.Понимание команды должно было применить кодексы фонтана, техника, Эрлич не забыл из аспирантуры, делать чтение и запись более эффективными. С их методом Фонтана ДНК Эрлич и Зиелинский упаковывают в среднем 1,6 бита в каждый основной нуклеотид. Это – по крайней мере на 60 процентов больше данных, чем ранее изданные методы, и близко к 1,8-битному пределу.

Стоимость все еще остается барьером. Исследователи потратили 7 000$, чтобы синтезировать ДНК, они раньше архивировали их 2 мегабайта данных, и еще 2 000$, чтобы прочитать ее.

Хотя цена на упорядочивающую ДНК упала по экспоненте, может не быть того же самого спроса на синтез ДНК, говорит Шри Козури, преподаватель биохимии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, который не был вовлечен в исследование. «Инвесторы могут не быть готовы рискнуть тоннами денег, чтобы снизить затраты», сказал он.Но цена синтеза ДНК может быть значительно снижена, если молекулы более низкого качества произведены, и кодирующие стратегии как Фонтан ДНК используются, чтобы зафиксировать молекулярные ошибки, говорит Эрлич. «Мы можем сделать больше тяжелого подъема на компьютере, чтобы взять бремя от интенсивного временем молекулярного кодирования», сказал он.


Назад

Планета Девять могла записать гибель для солнечной системы

Далее

Потребление богатых белками завтраков помогает женщинам обеспечить контроль за глюкозой, исследование находит

17 комментариев

  1. Gameena

    Эх чехи! Повезло вам, что у вас к власти еще в 90-х годах пришла интеллигенция. Интеллигенция при власти делает по-истине культурную европейскую страну.

  2. Толбаева Алина

    Отмороженные эти моторыльные имбецилы да и только.

  3. Yogul

    С Россией каши не сваришь, это ясно как день. Вон финны, не попавшие в совок, как отлично зажили. Ни коррупции, не беспределов, ничего ужасного там.

  4. Карапетян Сергей

    А суды у вас коррумпированные, а власть у вас бандитская. Если в Германии тебе в машину впиндюрится на машине Ангела Меркель, то виновата будет Ангела Меркель. А в России если в твою машину впиндюрится судья Басманного суда, то он тебя виноватым сделает и еще на счетчик посадит.

  5. Елисей Карлович

    Есть, но никто им не даёт прорваться на министерский пост и систему саму менять надо, потому что система убийственная.

  6. Brightforge

    Интересная версия.

  7. Nekasa

    Смотря какие европейцы. Многие швейцарцы и итальянцев считают низшим сортом.

  8. Vushura

    А у вас мажоры, прокуроры, менты и чечены могут убить человека и им ничего не будет.

  9. Mashura

    Я не свалю. Мне безвиз нужен только для отдыха в отпуске без оформления справок и прочей бюрократической волокиты.

  10. Гольдина Диана Святославовна

    ЕС и НАТО достижимы. Если они даже Латвию и Румынию взяли, то и от нас не отвертятся.

  11. Яблонцева Агата

    Вот индейцы курят трубкуИ протягивают мне,Все на свете любят русских,На родной моей земле.

  12. Яфраков Ярослав

    Ого! Прямо как в том стихотворении: Вижу горы и долины, вижу реки и поля. Это русское приволье, это родина моя. Вижу я Париж и Лондон, Будапешт и Бухарест. Это — русская держава, сколько здесь любимых мест? Вижу пагоды в Шри Ланке и Корею, и Китай… Где бы я ни ехал в танке, всюду мой любимый край! Вижу речку Амазонку, крокодилов вижу я… Это русская сторонка, это родина моя! Недалече пирамиды, Нил течет — богат водой Омывает русский берег! Русь моя, горжусь тобой! Вижу Вашингтон в долине, Даллас вижу и Техас, Как приятно здесь в России выпить вкусный русский квас! Над Сиднеем солнце всходит. Утконос сопит в пруду. Репродуктор гимн заводит. С русским гимном в день войду!

  13. Захарьин Федот

    Бан тебе за проститутку. А если бы ты мне такое в лицо сказал, я бы тебе нос сломал.

  14. Doriswyn

    Поддерживать Сталина и Берию – это всё равно что поддерживать Чикатило.

  15. Kazil

    Ахтунг! На Корре тролль из белорусского КГБ!

  16. Gulrajas

    А в отпуск что тоже никуда?

  17. Nigrel

    В Беларуси за Лукашенко – дурак оштрафуют или даже посадят. А в Украине за Зеленский – дурак никто не сажает.

Добавить комментарий