Tại Mỹ đã tạo ra nguyên mẫu “đĩa cứng” từ DNA, đơn giản hóa quy trình ghi và đọc dữ liệu

Cách mới lưu trữ thông tin trên DNA: từ kho lưu trữ sang “đĩa cứng”

Các nhà khoa học tại Đại học Missouri đã công bố phương pháp xóa và ghi lại dữ liệu nhiều lần trong cấu trúc phân tử DNA. Trước đây, DNA chỉ được sử dụng như một thiết bị lưu trữ tạm thời nhờ mật độ lưu trữ cao và độ ổn định lâu dài của nó. Giờ đây, có thể thay đổi thông tin mà không cần tổng hợp nucleotid đắt tiền hay sử dụng enzyme – chỉ cần điện.

Cách hoạt động
1. Mã hoá dịch chuyển

Dữ liệu được ghi dưới dạng các đoạn chuỗi đơn (S) và xoắn kép (DS) xen kẽ nhau. Việc chuyển từ S sang DS được hiểu là bit “0”, còn từ DS sang S là bit “1”.

2. Đọc qua lỗ nano

Tức phân tử DNA chảy qua một lỗ nano, tạo ra các tín hiệu điện đặc trưng. Chúng được chuyển đổi thành mã nhị phân.

3. Xóa và ghi lại

Các liên kết hydro giữa các đoạn S bị phá vỡ, do đó dữ liệu “được làm sạch”. Khi ghi lại, những liên kết này được tái thiết lập bằng điện, cho phép tạo lại mẫu S/DS cần thiết mà không cần chuỗi tổng hợp hoá học.

Ý nghĩa đối với ngành công nghiệp
- Mật độ và độ bền – DNA lưu trữ tới 215 PB trên gram và giữ dữ liệu hàng chục năm mà không cần năng lượng.
- Hiệu quả năng lượng – khác với SSD/HDD, không yêu cầu nguồn điện liên tục.
- Kích thước vi mô – mục tiêu là một thiết bị lưu trữ nhỏ gọn như USB‑flash có khả năng chứa khối lượng dữ liệu lớn.

Các nhà khoa học nhấn mạnh tính đa ngành của dự án: vật lý, sinh học, tin học và khoa học vật liệu đã làm việc cùng nhau. Trong tương lai gần, dự kiến sẽ phát triển một thiết bị thực tế có thể thay thế các phương tiện lưu trữ truyền thống, đồng thời giữ được hiệu quả năng lượng và độ tin cậy.

> *Lưu ý:* Song song với dự án này, đã có bước đột phá trong sản xuất lỗ nano, nhưng đó là câu chuyện riêng.