Từng là biểu tượng của ngành công nghiệp âm nhạc, băng cassette đang được các nhà khoa học Trung Quốc tái định nghĩa bằng một công nghệ hoàn toàn khác. Thay vì sử dụng lớp màng polyester phủ hạt từ tính như thiết kế truyền thống, phiên bản mới lưu trữ dữ liệu bằng các chuỗi DNA tổng hợp. Nhóm nghiên cứu cho biết cuộn băng có dung lượng lên tới 36 petabyte, tương đương khả năng chứa hơn 3 tỷ bài hát nếu mỗi tệp có kích thước khoảng 10 MB.
Công trình được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jiang Xingyu, chuyên ngành kỹ thuật y sinh tại Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam (Trung Quốc), dẫn dắt. Ý tưởng tận dụng thiết kế cassette quen thuộc để giải quyết một trong những thách thức lớn của công nghệ lưu trữ DNA: đưa phương pháp này từ phòng thí nghiệm vào các hệ thống có thể sử dụng thực tế. Thay vì mã hóa thông tin bằng trạng thái từ tính, nhóm nghiên cứu chuyển dữ liệu kỹ thuật số thành các trình tự gồm bốn loại bazơ DNA là A, T, C và G, sau đó gắn chúng lên một dải nhựa dài.
Để bảo vệ những chuỗi DNA vốn dễ bị phân hủy, các nhà khoa học sử dụng lớp vật liệu zeolitic imidazolate làm lớp bao bọc. Theo nghiên cứu, mỗi kilomet băng có thể mang khoảng 28,6 mg DNA, trong đó dữ liệu được lưu thành nhiều bản sao nhằm tăng độ tin cậy và hạn chế nguy cơ mất thông tin. Đây là yếu tố quan trọng đối với các hệ thống lưu trữ dài hạn, bởi DNA có tiềm năng bảo quản dữ liệu trong hàng trăm năm nếu được kiểm soát tốt các điều kiện môi trường.
Không chỉ tập trung vào dung lượng, nhóm nghiên cứu còn phát triển một thiết bị đọc và ghi dữ liệu chuyên dụng cho loại cassette này. Hệ thống chia cuộn băng thành nhiều phân vùng có thể định địa chỉ, xử lý tối đa 1.570 phân vùng mỗi giây. Trong thử nghiệm, thiết bị có thể ghi dữ liệu hình ảnh vào những vùng còn trống, truy xuất và xóa thông tin trong khoảng 50 phút. Tuy nhiên, để khôi phục hoàn chỉnh các tệp, người dùng vẫn cần đến công nghệ giải trình tự DNA và các thuật toán giải mã chuyên biệt.
Điểm ấn tượng nhất nằm ở mật độ lưu trữ. Theo nhóm nghiên cứu, DNA có khả năng lưu trữ khoảng 455 exabyte dữ liệu trên mỗi gram vật liệu. Với dung lượng 36 petabyte, một cuộn cassette mới có thể chứa lượng thông tin vượt xa hàng triệu lần so với băng từ truyền thống. Nếu quy đổi sang nhạc số, con số ước tính lên tới hơn 3 tỷ bài hát, mở ra triển vọng lưu trữ những thư viện dữ liệu khổng lồ trong không gian vật lý rất nhỏ.
Dù vậy, cassette DNA vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và cần vượt qua nhiều thách thức trước khi thương mại hóa rộng rãi, đặc biệt là chi phí tổng hợp DNA, tốc độ đọc ghi và thiết bị giải mã. Nếu những hạn chế này được khắc phục, công nghệ có thể trở thành giải pháp lưu trữ dài hạn cho trung tâm dữ liệu, kho lưu trữ khoa học và các thư viện số. Sự kết hợp giữa thiết kế cassette cổ điển và vật liệu sinh học cho thấy DNA đang mở ra một hướng đi mới cho ngành lưu trữ dữ liệu tương lai.