Mikä on DNA-tietojen tallennus? Onko se varastoinnin tulevaisuus?

Vuosikymmenten aikana tallennustekniikka on kehittynyt ja parantunut. Se on siirtynyt CD-levyiltä ja levykkeiltä kiinto- ja solid-state-asemiin. Meillä on kuitenkin ongelma: käytettävissä olevan ja tuotettavan tallennustilan määrä ei kestä jatkuvasti tuottamaamme dataa.

Ratkaisiko DNA-tallennus ongelman? Voidaanko tietoja tallentaa DNA: han?

Mikä on DNA-tietojen tallennus?

DNA-tietojen tallennus on prosessi, jossa DNA-molekyylejä käytetään tallennusvälineenä. Toisin kuin nykyiset tallennustekniikan optiset ja magneettiset muodot, DNA-tietoja ei tallenneta binäärinumeroina (eli 1:nä ja 0:na). Sen sijaan ne koodattaisiin DNA: n nukleotidiemäksiin (A, C, G, T) ja säilytettäisiin. Nämä säikeet muunnetaan sitten binäärinumeroiksi tarvittaessa.

Tällä hetkellä dataa on yli 11 biljoonaa gigatavua, ja vähintään 2,5 miljoonaa gigatavua lisätään joka päivä. Maailmassa saatavilla olevat tiedontallennusvälineet eivät pysty pysymään tämän valtavan kasvun tahdissa. DNA-varastointi on yksi ratkaisu tähän varastointiongelmaan.

Kuinka DNA-tietojen tallennus toimii?

DNA tarkoittaa deoksiribonukleiinihappoa. Se on monimutkainen orgaaninen molekyyli, joka kuljettaa elävän olennon geneettistä tietoa. Sitä löytyy kaikista ihmisistä ja se tallentaa tietoja, kuten ihonvärin, silmien värin, pituuden ja muut fyysiset ja biologiset ominaisuudet.

DNA-spiraalissa on useita ja vuorotellen neljän ainutlaatuisen emäksen pareja. Ne ovat adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T). Nämä emäkset on kiinnitetty DNA-spiraaliin pareittain, joita kutsutaan emäspareiksi. Kaksi emäsparia ovat adeniini-tymiini ja guaniini-sytosiini.

Tiedot tallennetaan binäärinumeroina (1s ja 0s) perinteisessä laskennassa. DNA-tietovarastossa neljä nukleotidiemästä (A, C, G, T) tallentavat ja koodaavat dataa. Tieto tallennetaan kolmen nukleotidiemäksen permutaatioihin, joita kutsutaan kodoneiksi.

DNA-varastointi koostuu kolmesta prosessista: tiedon koodaamisesta, syntetisoinnista ja tallentamisesta sekä sen purkamisesta. Tietoa sisältävät binaarikoodit käännetään DNA-koodeiksi tai kodoneiksi algoritmin avulla. Ne asetetaan sitten säiliöön viileään ja säänneltyyn ympäristöön. Tietoa kuljettava DNA voidaan jäädyttää liuokseen, varastoida pisaroina tai varastoida piisiruille.

Tutkijat pyrkivät tekemään DNA-tallennustietojen lukemisesta nopeampaa ja halvempaa. Toistaiseksi DNA: han tallennetut tiedot on vietävä laboratorioon purettavaksi virheettömäksi binääritiedoksi, ja se vie kauan.

Sellaisenaan voi kestää jonkin aikaa, ennen kuin DNA-tietotallennuslaitteista tulee helposti saatavilla olevia halpoja laitteita, joita yleisö käyttää.

DNA-tallennusteknologiaa tutkitaan lisää, eikä se vielä helposti kumoa olemassa olevia säilytysmenetelmiä. Mutta muutaman vuoden kuluttua, kun tutkimusta ja teknologisia läpimurtoja tehdään, data tallentuu DNA: han, mikä ratkaisee avaruuteen, turvallisuuteen ja rappeutumiseen liittyvät ongelmat.

Mikä on DNA-tietojen tallennuskapasiteetti?

DNA-tietojen tallennus on suositeltava ratkaisu tallennuspulaongelmaan, koska se pystyy tallentamaan suuria tietomääriä hyvin pieneen tilaan. Yksi gramma DNA: ta voi tallentaa 215 petatavua tietoa. Petabutti on 1 024 teratavua. Joten yksi gramma DNA: ta voi tallentaa noin 220 160 teratavua.

Vertaa tätä nykytekniikkaan: yhden teratavun kiintolevyasema painaa noin 400 grammaa. Tarvitset siis yli 88 miljoonaa grammaa kiintolevyjä yhden gramman DNA: n säilyttämän datamäärän tallentamiseen.

Näiden tietojen perusteella tutkijat sanovat, että kaikki maailman tällä hetkellä oleva data mahtuu kenkälaatikkoon DNA-tietojen tallennusta hyödyntäen.

Mitkä ovat DNA-tietojen tallennuksen edut?

DNA-tallennusvälineen käyttö tarjoaa monia etuja digitaaliseen tallennusvälineeseen verrattuna. Se tarjoaa suuren tiedontallennuskapasiteetin, huomattavasti pidemmän käyttöiän kuin muut tallennusmuodot, kompaktin, alhaisen teknisten ja sähköisten vikojen herkkyyden sekä toistettavuuden.

Varastointitiheys

DNA-varaston tärkein etu muihin tallennusvälineisiin verrattuna on varastointitiheys. Vaikka sinä tallenna tietosi etänä pilveen tai NAS: iin, niitä säilytetään edelleen suurissa palvelimissa ja datakeskuksissa. Nämä datakeskukset ovat yhtä suuria kuin jalkapallostadionit, ja niiden rakentaminen ja ylläpito maksavat miljardeja dollareita. Se ei ole sama asia DNA-tietojen tallennuksen kanssa.

DNA-tietojen tallennus mahdollistaa valtavien tietomäärien tallentamisen erittäin kompaktiin tilaan. Näin ollen tilaongelmia, ylläpitokustannuksia ja varastolaitteiden puutetta voidaan vähentää.

Kestävyys

Nykyään saatavilla olevat digitaaliset tallennuslaitteet eivät ole läheskään kestäviä. Ne kaikki ovat alttiita rappeutumiseen ja hajoamiseen. Digitaalinen hajoaminen on tietokoneelle tallennetun tiedon asteittaista hajoamista, joka vaikuttaa miljooniin ihmisiin joka vuosi.

DNA: n puoliintumisaika on 500 vuotta. Optimaalisessa ja säädellyssä ympäristössä säilytettynä DNA: han tallennettu tieto voi olla saatavilla satoja vuosia.

Toistettavuus

Tietojen heikkenemisen vuoksi datakeskusten tiedot on kopioitava ja siirrettävä toiselle laitteistolle tietyn ajan kuluttua tallennetun tiedon säilyttämiseksi. Tämä prosessi on usein raskas.

DNA: han tallennetut tiedot ovat helposti kopioitavissa. Eräs tutkijoiden testaama menetelmä on lisätä DNA: n tallennetuilla tiedoilla bakteeriin. Tämä bakteeri sitten lisääntyy—omillaan—toisen sukupolven bakteerit, joilla on samat tiedot, jotka on tallennettu ensimmäiseen DNA: han ilman virheitä tai menetyksiä.

Onko DNA-tietojen tallennus tallennuksen tulevaisuus?

Suoraan sanottuna kyllä. DNA-tiedontallennus merkitsee varmasti kaikki ratkaisuruudut nykypäivän tallennusongelmiin. Se on jo nykyään käytössä yrityksissä, jotka haluavat säilyttää laajoja tietoarkistoja, joita ei tarvitse käyttää säännöllisesti.

Valitettavasti kestää vielä jonkin aikaa, ennen kuin DNA-tallennus on yleinen ja edullinen säilytysvaihtoehto yleisön saataville. Sillä välin meidän on valittava huolellisesti paras tallennusmuoto pitkäaikaista tietojen tallennusta varten.

Kiintolevyt, SSD-levyt, Flash-asemat: Kuinka kauan tallennusvälineesi kestää?

Lue Seuraava

Kirjailijasta