Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một công nghệ lưu trữ dữ liệu đột phá sử dụng DNA, mang lại mật độ và độ bền vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Phát minh này giải quyết những thách thức do sự tăng trưởng dữ liệu kỹ thuật số và những hạn chế của khả năng lưu trữ hiện tại. Công nghệ "băng từ DNA" này có khả năng lưu trữ petabyte thông tin một cách nhỏ gọn và hiệu quả.
Quá trình này bao gồm việc chuyển đổi các tệp kỹ thuật số thành các chuỗi của bốn bazơ DNA: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T). Các chuỗi này sau đó được ghi lên một loại băng làm từ hỗn hợp polyester và nylon, được bảo vệ bởi một lớp tinh thể. Mỗi băng hoạt động như một thư viện vi mô, với hàng triệu phân đoạn đóng vai trò như các thư mục kỹ thuật số. Các nhà nghiên cứu đã ghi và truy xuất thành công một hình ảnh kỹ thuật số từ băng, chứng minh tính khả thi của phương pháp này. Ngoài mật độ cao, công nghệ còn cho phép truy cập nhanh vào các tệp cụ thể mà không cần quét toàn bộ thông tin đã lưu trữ.
Một lợi thế đáng kể của lưu trữ DNA là độ bền đặc biệt của nó. Không giống như các thiết bị điện tử yêu cầu nguồn điện và bảo trì liên tục, DNA có thể bảo quản dữ liệu trong hàng nghìn năm mà không cần điện. Điều này không chỉ giảm mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu mà còn giảm sự phụ thuộc vào hệ thống làm mát và phần cứng chuyên dụng. Hơn nữa, DNA không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như độ ẩm và từ trường, đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin được lưu trữ.
Về khả năng lưu trữ, một băng DNA dài 100 mét ước tính có thể lưu trữ tới 36 petabyte, tương đương với hơn ba tỷ bài hát MP3. Mật độ này vượt trội đáng kể so với các ổ cứng tiên tiến nhất hiện có. Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi công nghệ này đối mặt với những thách thức đáng kể. Chi phí tổng hợp và đọc DNA vẫn còn cao, mặc dù những tiến bộ trong kỹ thuật công nghệ sinh học dự kiến sẽ giảm giá thành theo thời gian. Ngoài ra, tốc độ đọc và ghi của DNA hiện tại chậm hơn so với ổ cứng hoặc SSD, hạn chế việc sử dụng nó cho các hệ thống lưu trữ tạm thời nơi việc truy xuất dữ liệu ngay lập tức không quan trọng.
Chuẩn hóa cũng là một rào cản; việc thiết lập các giao thức chung sẽ cần thiết để lưu trữ DNA trở nên khả thi trên quy mô lớn, đảm bảo khả năng tương tác giữa các nhà sản xuất và nền tảng khác nhau. Sự phát triển của băng từ DNA là một nỗ lực hợp tác của các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc, nhưng nó là một phần của xu hướng toàn cầu rộng lớn hơn. Các công ty như Microsoft, Illumina và GenScript đã khám phá lưu trữ sinh học trong nhiều năm, được thúc đẩy bởi nhu cầu về các giải pháp có thể mở rộng để quản lý khối lượng dữ liệu ngày càng tăng. Ở Brazil, IPT và Lenovo đang hợp tác trong dự án Prometheus để phát triển các công nghệ lưu trữ DNA.
Ngành công nghiệp đã hình dung ra các ứng dụng thực tế cho công nghệ này. Hãy tưởng tượng một kho lưu trữ quốc gia bảo quản toàn bộ lịch sử kỹ thuật số của mình trong một căn phòng nhỏ bằng tủ quần áo, hoặc một trung tâm nghiên cứu lưu trữ các chuỗi gen trong nhiều thế kỷ mà không có nguy cơ mất mát. Nó cũng có thể được sử dụng trên các vệ tinh và tàu thăm dò không gian, nơi trọng lượng, năng lượng và độ bền là những yếu tố quan trọng. Mặc dù vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm, khả năng lưu trữ và truy xuất hình ảnh kỹ thuật số từ một sợi DNA mở ra những khả năng từng được coi là khoa học viễn tưởng. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Science Advances, cho thấy tiềm năng của DNA như một phương tiện lưu trữ dữ liệu thế hệ tiếp theo.