Два нові дослідження демонструють, що фізична структура ДНК може слугувати платформою для надщільного зберігання та шифрування цифрових даних, відкриваючи альтернативу кремнієвим технологіям.
Роботи, виконані в Інституті біодизайну Університету штату Аризона, опубліковані в журналах Advanced Functional Materials та Nature Communications. Дослідники пропонують розглядати ДНК не лише як носій генетичної інформації, а як універсальну інформаційну платформу. «Розглядаючи ДНК як інформаційну платформу, а не просто як генетичний матеріал, ми можемо переосмислити, як дані зберігаються та захищаються на нанорівні», — наголошує Хао Янь.
На відміну від традиційного підходу до ДНК-архівування, що базується на секвенуванні, нова стратегія кодує інформацію у фізичній формі молекули. Створені наноструктури проходять через сенсор, який фіксує електричні сигнали. Алгоритми машинного навчання інтерпретують ці сигнали й відновлюють текстові повідомлення з високою точністю. Такий підхід потенційно швидший і дешевший за класичні методи.
Друге дослідження розширює можливості безпеки через використання структур ДНК-орігамі. Інформація кодується у просторових візерунках дво- та тривимірних нанофігур. Для зчитування застосовується суперроздільна мікроскопія, після чого алгоритми класифікують молекулярні шаблони. Без відповідного «ключа» такі структури залишаються практично нерозшифровними.
«Ми поєднуємо ДНК-нанотехнології, оптичну візуалізацію та електронне зчитування, щоб дослідити поведінку наноструктур у різних масштабах», — зазначає Чао Ван. Цей підхід демонструє конвергенцію біології та напівпровідникових систем.
ДНК здатна зберігати колосальні обсяги інформації у мінімальному об’ємі та залишатися стабільною тисячоліттями, що робить її перспективною для довготривалого архівування наукових, медичних чи культурних даних. Поєднання зберігання та шифрування на молекулярному рівні може сформувати нове покоління інформаційних систем, стійких до екстремальних умов, де традиційна електроніка вразлива.