Lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số bằng chuỗi DNA

NDĐT - Các nhà khoa học tại Viện Tin – Sinh học châu Âu (EBI) vừa tìm ra được một phương thức hữu hiệu để biến các đoạn mã di truyền DNA thành một phương tiện lưu trữ các dữ liệu số.
Một đoạn văn bản của Shakespeare đã được mã hóa
Một đoạn văn bản của Shakespeare đã được mã hóa

Các acid deoxyribonucleic lưu trữ các đoạn mã di truyền giúp tạo ra con người hoặc những loài sinh vật khác. Điều đó cho thấy rằng các chuỗi DNA là một loại phương tiện lưu trữ có độ mật độ lưu trữ cực cao, có thể chứa được toàn bộ sự đa dạng và phức tạp của các sự sống hữu cơ trong một lượng vật chất sinh học cực nhỏ. Nhưng việc biến các chuỗi DNA thành phương tiện lưu trữ thông tin kỹ thuật số mà không phải là thông tin sinh học là rất khó khăn bởi việc sử dụng các biện pháp nhân tạo để mã hóa một cách hữu hiệu và đáng tin cậy là một việc cực kỳ khó khăn.

Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Viện Tin – Sinh học châu Âu (EBI) đã tìm ra cách để đọc dữ liệu được lưu trữ trong một chuỗi DNA không hoạt động trong một thời gian dài. Họ cho biết đã vượt qua được các rào cản trước đây và phát minh ra được một phương thức mới để ghi dữ liệu lên chuỗi DNA. Trong số mới nhất của tờ tạp chí khoa học nổi tiếng Nature, hai nhà khoa học của EBI là Nick Goldman và Ewan Birney đã giải thích rằng nghiên cứu đột phá của họ có thể sẽ giúp “lưu trữ được dữ liệu của ít nhất 100 triệu giờ phim độ phân giải cao trong một chén DNA”.

Trong bản thông cáo của mình, ông Goldman viết: “Chúng ta đã biết rằng các chuỗi DNA là một vật liệu rất tốt để lưu trữ dữ liệu bởi chúng ta có thể tách chúng từ các mảnh xương voi ma-mút có niên đại hàng chục nghìn năm trước đây và đọc được các thông tin từ chúng. Nó cực kỳ nhỏ bé, số lượng cực lớn và không cần bất cứ nguồn năng lượng nào để lưu trữ. Bởi vậy việc di chuyển và lưu giữ nó là cực kỳ dễ dàng”.

Tuy vậy, các nhà khoa học cho biết vẫn còn tồn tại một vài thách thức để lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số trên các chuỗi DNA. Họ lưu ý rằng cho đến nay họ vẫn chỉ có thể tạo ra được các chuỗi DNA ngắn và sự lặp đi lặp lại của các ký tự DNA khiến cho việc đọc và viết dữ liệu rất khó khăn.

Ông Goldman và Birney nói rằng họ đã phải nhờ tới sự trợ giúp của hãng chế tạo thiết bị phân tích sinh học Agilent Technologies để tổng hợp ra các chuỗi DNA từ các thông tin số mã hóa. Các nhà khoa học đã tìm cách mã hóa được một file MP3 ghi bài phát biểu của mục sư Martin Luther King, một file văn bản chứa một bài thơ của Shakespeare, một file PDF chứa tài liệu gốc miêu tả về cấu trúc của gen di truyền DNA của các nhà khoa học James Watson và Francis Crick cùng một file miêu tả việc mã hóa bản thân nó.

Ông Goldman nói: “Chúng tôi đã tạo ra một dạng mã có khả năng tồn tại đến 10 nghìn năm hoặc có thể là lâu hơn trong các điều kiện thích hợp. Chừng nào còn ai đó biết mã là gì, thì người ta vẫn có thể đọc lại dữ liệu nếu họ có một chiếc máy có thể đọc các chuỗi DNA”.

Tuy nhiên, chi phí quá cao của việc đọc và ghi dữ liệu DNA đã cản trở việc mở rộng việc ứng dụng phương tiện lưu trữ DNA vào thực tế. Nhóm nghiên cứu EBI ước tính rằng để mã hóa một Megabyte dữ liệu mất khoảng 12.400 USD, trong khi việc đọc các dữ liệu thì rẻ hơn, chỉ mất khoảng 220 USD. Tuy nhiên, chi phí này đang giảm xuống nhanh chóng và nhờ thế, kỹ thuật này sẽ sớm khả thi để lưu trữ những tài liệu cần duy trì trong một thời gian dài, nhưng không cần phải truy cập tới nhiều. Các nhà khoa học cho biết, chi phí đọc và ghi DNA đã giảm khoảng một triệu lần trong vòng 9 năm qua, điều chưa từng xảy ra ngay cả với ngành điện tử.

Có thể bạn quan tâm

Đào tạo an ninh mạng tại CyRadar giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực phòng thủ.

Tăng năng lực phòng vệ của doanh nghiệp

Chuyển đổi số đang mở ra nhiều cơ hội tăng trưởng cho doanh nghiệp Việt Nam nhưng cũng kéo theo những rủi ro an ninh mạng phức tạp. Khi dữ liệu trở thành tài sản chiến lược, khả năng bảo vệ hệ thống và thông tin không còn là vấn đề kỹ thuật mà trở thành năng lực phòng vệ quan trọng đối với mỗi doanh nghiệp.

Hoạt động nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Lọc, Hóa dầu (Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam).

Đầu tư hạ tầng nghiên cứu cho công nghệ chiến lược

Phát triển hệ thống phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia là một trong những giải pháp để hiện thực hóa mục tiêu đột phá về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo theo Nghị quyết 57-NQ/TW. Thực trạng lạc hậu về công nghệ đặt ra yêu cầu cấp thiết phải tổ chức lại hạ tầng nghiên cứu theo hướng tập trung, đồng bộ và hiệu quả.

Phòng An ninh mạng và phòng, chống tội phạm sử dụng công nghệ cao Công an thành phố Đà Nẵng đấu tranh tội phạm trên không gian mạng. (Ảnh: Công Vinh)

Nâng cao ý thức làm chủ, bảo vệ không gian mạng

Tại Hội nghị Trung ương 2 khóa XIV, Tổng Bí thư Tô Lâm tiếp tục khẳng định chủ trương của Đảng về bảo đảm quốc phòng, an ninh, đối ngoại, hội nhập quốc tế trong giai đoạn mới, khi nhấn mạnh yêu cầu: Tự chủ chiến lược, có năng lực kiểm soát rủi ro, có thể chế vững, có trật tự xã hội ổn định, có sự hội nhập quốc tế sâu rộng...

UAV được thử nghiệm phun thuốc cho cây cà-phê tại xã Mường Ảng, tỉnh Điện Biên.

Cơ chế sandbox đã sang giai đoạn triển khai thực tế

Bộ Khoa học và Công nghệ cho biết, bên cạnh chuẩn bị cấp phép mô hình thử nghiệm có kiểm soát đầu tiên về phát triển kinh tế tầm thấp, ứng dụng phương tiện bay không người lái (UAV) tại tỉnh Điện Biên, một số địa phương, doanh nghiệp cũng bày tỏ quan tâm đến việc triển khai thử nghiệm mô hình sandbox.

Định vị vị thế Việt Nam trên bản đồ sở hữu trí tuệ toàn cầu

Định vị vị thế Việt Nam trên bản đồ sở hữu trí tuệ toàn cầu

Trong tiến trình hội nhập kinh tế quốc tế, sở hữu trí tuệ ngày càng khẳng định vai trò là một trụ cột quan trọng của nền kinh tế tri thức. Những năm qua, Việt Nam đã chủ động hoàn thiện thể chế, từng bước xây dựng hệ thống sở hữu trí tuệ tương thích với chuẩn mực quốc tế và đạt được nhiều kết quả tích cực.

Bảo đảm pháp lý khi chuyển chất xám trí tuệ thành dòng vốn trên thị trường

Bảo đảm pháp lý khi chuyển chất xám trí tuệ thành dòng vốn trên thị trường

Luật Sở hữu trí tuệ sửa đổi 2025 được thông qua cho thấy những vấn đề pháp lý sở hữu trí tuệ đã được điều chỉnh gần và sát thực tiễn hiện nay. Trong đó, việc định giá tài sản sở hữu trí tuệ làm tài sản bảo đảm đang là nội dung thu hút sự quan tâm của đông đảo dư luận, nhất là với giới khởi nghiệp liên quan đổi mới sáng tạo.

Các sản phẩm của Hợp tác xã sản xuất và tiêu thụ dược liệu Yên Sơn (thành phố Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình) tăng mạnh về số lượng bán ra thị trường nhờ thực hiện truy xuất nguồn gốc. (Ảnh: Hà An)

Hạ tầng số nông nghiệp và môi trường

Việc nhanh chóng xây dựng hạ tầng số cho ngành nông nghiệp và môi trường không chỉ để đáp ứng các điều kiện cần của thị trường mà còn là cơ sở cho quá trình chuẩn hóa kỹ thuật, quản lý tài nguyên, bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu và nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.