Современные магнитные накопители обладают фундаментальным ограничением на предел плотности записи. Оно соответствует минимальному размеру магнитного домена. При этом ни магнитные, ни оптические накопители не способны сохранить информацию хотя бы несколько десятков лет, а это — секунды в человеческой истории. Это фундаментальная проблема, которая заставляет инженеров искать решение.

Поэтому сейчас человечество экспериментирует с несколькими новыми способами хранения информации — более надёжными, чем существующие. И с большей плотностью записи.

ДНК

Гены, подобно алмазам, вечны, но в несколько ином плане, чем алмазы. Отдельный кристалл алмаза постоянно сохраняет неизменную атомную структуру. Молекула ДНК не обладает таким постоянством. Жизнь каждой отдельной физической молекулы ДНК довольно коротка, составляя, возможно, несколько месяцев, и безусловно не больше, чем продолжительность жизни человека. Но молекула ДНК может теоретически продолжать существование в виде копий самой себя в течение 100 млн. лет. Кроме того, подобно древним репликаторам в первичном бульоне, копии какого-то одного гена могут распространиться по всему миру. Разница лишь в том, что все современные варианты аккуратно упакованы в тела машин выживания. Всем этим я хочу подчеркнуть потенциальное квази-бессмертие гена в форме копий как его определяющее свойство. — Ричард Докинз, «Эгоистичный ген»

Впервые идею о хранении цифровой информации в молекуле ДНК затронул в 1959 году американский физик Ричард Фейнман в своей лекции под названием «Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики».

По самой своей природе молекула ДНК является идеальным носителем информации, максимально плотным и надёжным. Одна крошечная молекула хранит мегабайты информации для развития целого организма на десятилетия вперёд, экспрессии определённых белков в определённом возрасте и так далее. При этом сами гены существуют сотни миллионов лет в виде своих копий.

Плотность информации в ДНК поражает воображение. Журнал Nature оценивает, что все данные мира возможно записать в ДНК-хранилище весом до одного килограмма.

Неудивительно, что у учёных появилась идея записывать цифровую информацию непосредственно в ДНК. В минувшие годы неоднократно проводились успешные эксперименты с записью бинарных данных в пары оснований ДНК. В 2010 году биологи из Гонконга сумели внедрить в клетку бактерии E.coli синтетическую ДНК, а в 2012 году учёные из Гарварда записали 643 килобайта данных в ДНК, поставив новый рекорд по количеству записанной информации.

К настоящему моменту синтез молекул ДНК начинается в промышленном масштабе. В апреле 2019 года исследователи Microsoft продемонстрировали первую полностью автоматизированную систему хранения данных в искусственно созданной ДНК с возможностью считывания. То есть такое оборудование уже реально можно использовать в дата-центрах.