ДНК и заоблачные перспективы в сфере мгновенной передачи информации
Все перечисленное – лишь конечный материальный продукт цивилизации. Динамика изменений однажды взяла слишком крутой старт. Результат: современная жизнь напоминает верчение «взбесившегося» волчка.
Скорость поступления информации и немыслимые темпы ее накопления – вот маркер, диктующий новые параметры деятельности и совершенно другие условия жизни.
Новую эпоху следует называть информационной. Только так и никак иначе. Век информационных технологий дарит нам как положительные аспекты бытия, так и отрицательные, крайне опасные для всей земной популяции.
Человечество вступило в бездну. Не стоит это грустное заявление считать красивой аллегорией.
Накопление данных – запрос нового времени
Потребность в энергетическом накоплении проявилась еще на заре цивилизации: моя пещера, жена, муж, мамонт, пищевые запасы. Нет ничего удивительного в этом: ресурсы увеличивали шансы на выживание в суровых условиях дикой природы. Но это еще «цветочки». Настоящий накопительный бум начался с появлением денег, затем лотерей, акций, паев и т. д.
А какое отношение ко всему этому имеет информация?
Деньги – это не что иное, как цифровые коды. Задумайтесь, почему люди так боятся утечки данных с карточных счетов? Не потому ли, что из них можно узнать практически все: где, когда и что вы покупаете, куда ездите и насколько хорошо живете. А ведь совсем скоро контроль денежных потоков, финансовый мониторинг усилятся еще более: внедрение е‑денег – реалии нынешнего дня.
Фискальные органы Германии используют современные цифровые технологии со значительным опережением обычных возможностей простого человека.
А вы думали, что деньги – всего лишь удобный ресурсный (функция накопления материальных благ) и информационный (накопление, хранение и передача данных) инструмент?
Это еще и ваш незримый «полицейский». Но в отношении ресурсов тоже все верно указано. Значительное увеличение денежных масс во всем мире – лишь часть общего процесса колоссального увеличения цифровых данных по всему спектру направлений человеческой жизнедеятельности.
Цивилизация ежедневно генерирует от двух до трех миллионов (!!!) гигабайт свежей информации. Количество общих данных уже перешагнуло отметку в десять триллионов гигабайт. Эту цифровую библиотеку еще можно как-то «нарисовать» в воображении, но построить в настоящей реальности все труднее и труднее.
Цифры таинственным образом появляются из бесконечности и туда же уходят, как окончательно надоевшие герои из любимых когда-то романов.
Проблема хранения информации
Далеко не все люди задаются логичным вопросом, где же «приютились» все эти социальные, развлекательные, научные, музыкальные и художественные фильмы, программы, всевозможные данные, горы накопленного визуального и звукового материала.
Сколько роликов вы обнаружите только в одном YouTube?
Мы находимся на таком уровне развития цивилизации, когда для хранения информации необходима целая сеть огромных материальных накопителей – специальных датацентров. Они справляются с поставленной задачей, хотя и при наличии существенных недостатков.
Больше всего «напрягают» такие неудобства, как:
- дорогостоящее оборудование;
- большие энергетические затраты;
- сложность эксплуатации.
В настоящее время остро стоит вопрос о необходимости полной замены материальных накопительных систем на что-то совершенно иное. Мир стремительно «цифруется». Технологии проникают буквально во все сферы человеческого бытия. Генерирование информационных данных в стремительно увеличивающихся объемах – проблема, требующая безотлагательного решения.
Жесткие диски, флэшки, магнитные ленты – громоздкие и несовершенные носители информации вчерашнего дня.
Мир нуждается в использовании совершенно новых инструментов и методов накопления и хранения данных.
И похоже на то, что они уже найдены!
Кодированием информации в цепочке молекул синтетической ДНК успешно занимаются в Колумбийском университете и Центре Генома (New York). Ученые научились сжимать данные с помощью ДНК, используя последовательность ее базовых оснований.
Основное преимущество новой модели кодирования – практически ничем не ограниченные объемы информации. Вызывает вопрос большая стоимость метода, но и она уверенно приближается к цене традиционных систем накопления. Перспективы использования молекул ДНК впечатляют.
Представьте себе такую картину: данные по всей истории человечества хранятся в объеме обычной чашки на кухне. Впечатляет, да?
В чем принципиальная разница между старой и новой системами хранения данных?
Основная задача, стоящая перед учеными, – сжатие информации при использовании ДНК. Жесткий диск, например, с этим справляется без особых проблем. А с молекулами ДНК все намного сложнее. По факту, мы имеем дело с бесконечно длинной цифровой лентой, похожей на ту, что в старой магнитной бобине. На нее и записывают информацию.
Как производится чтение данных?
Чаще всего требуется не вся информация, а только ее часть. Вам придется просчитать все, что находится в ленте до этого участка, а затем и то, что необходимо. Несмотря на достаточно большую скорость прокрутки, это неоправданные ресурсные затраты и значительная потеря времени.
Решение найдено
Проблему быстрого и произвольного доступа к информативным участкам, записанным в молекулах ДНК, недавно решили в Massachusetts Institute of Technology. В качестве носителя использовались кварцевые частицы с размером в шесть микрометров. Их поверхность служила площадкой для ДНК с информативными данными. Для мгновенного доступа использовались метки по отдельным файлам в виде коротких цепочек ДНК.
Как осуществляется распаковка файла в новой информационной системе?
Необходимо просто потянуть за необходимую вам цепочку для получения информации из запрошенного файла.
Вот как описывает фантастические перспективы ДНК в виде неограниченных накопителей данных известный ученый Марк Бейт:
«Устройства нового поколения – это то, что люди давно ждут от нас с большим нетерпением. Речь идет о хранилищах больших объемов информации. Они способны в ближайшее время вобрать в себя весь запас цифровых данных, накопленных человечеством.
Плотность данных в молекуле ДНК в десятки тысяч раз превышает такой же показатель в наиболее инновационных накопителях памяти.
Но еще более важно то, что ДНК не требует ресурсную/энергетическую поддержку для хранения записи. Она будет храниться вечно, по крайней мере, пока существует этот мир. Причина – высокая молекулярная стабильность.
Мы, наконец, открыли дверь к произвольному информационному доступу в ДНК. А что дальше? Не за горами появление баз данных совершенно иного типа. Вам больше не надо будет беспокоиться о создании особых условий для архивного хранения информации на протяжении веков и тысячелетий. Считайте, что проблема уже решена».
Эксперимент ставит точку
Начнем с того, что молекулы ДНК действительно хранят бесконечно долго информацию. Это уже научно доказанный факт.
Недавно учеными был восстановлен полный геном на основе генетического материала, взятого от предка человека, жившего около полумиллиона лет назад в пещере на территории современной Испании.
Что касается кодирования в виде последовательности молекулы ДНК, был проведен следующий эксперимент.
В качестве исследуемого материала ученые использовали:
- операционную систему ПК;
- «короткометражку» конца девятнадцатого века;
- подарочную карту;
- космическое послание от нашей цивилизации в космическом аппарате Pioneer;
- научный труд Клода Шеннона.
Весь вышеперечисленный материал поместили в один файл, разрезав его на большое количество отдельных частей. Для тщательного перемешивания «цифрового коктейля» и обратного процесса воссоздания были использованы сложные алгоритмы.
Ученые разложили все в сложный цифровой набор двоичной системы, сжатый затем в код, по соответствию с последовательностью четырех оснований ДНК.
Информация была «упакована» в семь десятков тысяч нитей ДНК. Каждая отдельная нить хранила две сотни пар оснований. По этим данным специалисты компании Twist Bioscience синтезировали искусственную ДНК. Исходные данные восстанавливались при помощи обычной технологии считывания.
Результаты порадовали. Переработанная в процессе эксперимента информация была снова прочитана, как набор исходных файлов, в полном объеме и без единой ошибки. Операционная система, например, снова заработала на компьютере, как швейцарские часы. Но и это еще не все.
Были скопированы исходная ДНК и ее последующие копии для повторения эксперимента уже с ними. Результаты оказались аналогичными.
Подведем итоги
Будущее не просто спешит. Оно буквально «ломится» в нашу дверь. Масштабы преобразований не укладываются в рамки обывательского мышления.
Вы можете представить, что такое 215 петабайт информативных данных?
Это нечто космическое и необъяснимое человевеским разумом. Помните, мы уже упоминали бездну. Вот это она и есть. Бесконечность, короче. Так вот, эту бездну можно запаковать в ДНК с весом…в один грамм. Вот вам и макромир, легко помещающийся в микромире.
Если вы хотели найти самый плотный материал из всех возможных, то он уже перед вами. Поезд с вагонами из бесконечности пришел вовремя. Если не считать большой стоимости билетов в новеньких вагонах «Люкс». Но в конце поезда вас наверняка ожидают простые плацкартные вагоны по сносной цене.
Скорость информационного оборота такова, что без комфортной транспортировки в будущее вам просто не обойтись.
Автор: Лазур Ирина Викторовна.
Читайте также:
- В Израиле соберут базу ДНК собак, чтобы контролировать их хозяев
- Можно ли забеременеть после вакцинации от коронавируса
- Самые распространенные мифы о коронавирусе
Читайте также:
