Объем информации, которой мы располагаем сегодня, ошеломляет. По данным физика Мелвина Вопсона, приведенным в статье, которую он написал для Всемирного экономического форума, в 2020 году в мире было создано, зафиксировано, скопировано и использовано 59 зеттабайт данных. Один зеттабайт равен 8 000 000 000 000 000 000 000 бит.
Большая часть наших данных хранится в дата-центрах, которые занимают площадь в несколько футбольных полей, потребляют огромное количество энергии и воды, обходятся в миллиарды долларов и просто не справляются с нагрузкой.
Международное энергетическое агентство предупредило, что к 2030 году глобальный спрос на электроэнергию только со стороны дата-центров может вырасти более чем в два раза, до 945 ТВт·ч, что соответствует среднему потреблению электроэнергии в Японии, — отчасти из-за энергопотребления технологий искусственного интеллекта.
Согласно отчету Министерства энергетики США за июль 2025 года, к 2030 году из-за растущих потребностей в электроэнергии отключения в США могут стать в 100 раз более частыми.
Крупные дата-центры также имеют репутацию источников вредного воздействия на окружающую среду. Следующее крупное достижение должно быть связано не только с улучшением возможностей хранения данных. Оно должно быть экологичным.
Возможно, эта революционная технология уже стала реальностью. Ученые поняли, что крошечные молекулы, которые живые организмы используют для хранения своей генетической информации — дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, — могут уместиться в вашей чашке кофе. И храниться там тысячи лет.
Ученые впервые продемонстрировали возможность использования ДНК для хранения данных в 1980-х годах. В 1999 году исследователи закодировали в ДНК сообщение из 23 символов; к 2013 году объем данных вырос до 739 килобайт и включал в себя текст, изображения и звуки. В 2018 году он превысил 200 мегабайт.
А в апреле 2025 года Библиотека Конгресса США получила грант на запись 1,5 ГБ информации в ДНК.
Этот процесс включает в себя преобразование данных в двоичный язык (единицы и нули, которые используют компьютеры), а затем в последовательности химических оснований ДНК (аденина, тимина, гуанина и цитозина). Эти основания используются для синтеза новой ДНК на основе существующего шаблона. Информация извлекается с помощью секвенатора, который считывает ДНК и преобразует ее обратно в цифровые данные.
Такая высокая плотность — кофейная чашка по сравнению с огромным дата-центром — является большим преимуществом по сравнению с традиционными способами хранения данных.
«Насколько мне известно, ДНК — единственный материал с такой плотностью хранения и свойствами, которые могли бы удовлетворить потребность в хранении данных, — говорит Марк Бате, доктор философии, профессор биологической инженерии в Массачусетском технологическом институте. — Других претендентов нет. Молекула, которую природа выбрала для хранения информации, — довольно невероятный выбор, несмотря на ее нынешнюю стоимость».
Во-вторых, хранение ДНК обходится почти бесплатно. По данным исследователей из Пекина, хранение 109 ГБ данных на магнитной ленте в течение десяти лет обходится в 1 миллиард долларов и требует сотен миллионов киловатт электроэнергии.
Хранение ДНК может снизить эти энергозатраты на три порядка.
«После того как вы синтезируете полимер ДНК, он не потребляет никакой энергии», — говорит Бате. Его можно хранить тысячелетиями при комнатной температуре.
Кроме того, ДНК чрезвычайно стабильна. «При надлежащих условиях она может сохраняться сотни тысяч лет и даже дольше», — говорит Джефф Нивала, доктор философии, доцент Школы компьютерных наук и инженерии имени Пола Дж. Аллена при Вашингтонском университете.
ДНК в окаменелостях тысячелетней давности все еще можно прочитать, и некоторые исследования показывают, что данные ДНК могут сохраняться в течение миллиона лет. Для сравнения, срок хранения магнитной ленты составляет всего 10–30 лет.
Кроме того, технология ДНК никогда не устареет. Методы цифрового хранения постоянно меняются, из-за чего большая часть данных становится практически недоступной (вспомните дискеты). Но пока на Земле существует жизнь на основе ДНК, у людей есть веские причины сохранять технологии для ее считывания и обработки.
Хотя для производства ДНК необходимы некоторые прорывы в фундаментальных исследованиях, и этот процесс остается невероятно дорогостоящим — Потомакский институт политических исследований прогнозирует, что к 2027 году стоимость синтеза снизится примерно до 21 000 долларов за мегабайт данных, — исследователи не сдаются.
По словам Бате, одна из причин высокой стоимости — необходимость в дорогостоящих химических веществах, но он говорит, что со временем «стоимость, несомненно, снизится».
Это хорошая новость, потому что в какой-то момент технология ДНК может стать гораздо более экологичным способом поддерживать нашу цифровую жизнь.
Материал подготовили Мелисса Гаскилл и Манаси Ваг.
Popular Mechanics,
