Hvad er DNA-datalagring? Er det fremtiden for opbevaring?

I løbet af årtierne har lagringsteknologien udviklet sig og blevet bedre. Det er flyttet fra cd'er og disketter til harddiske og solid-state-drev. Men stadig har vi et problem: mængden af ​​tilgængelig og produceret lagerplads kan ikke klare de data, vi bliver ved med at producere.

Så ville DNA-lagring løse problemet? Kan data gemmes i DNA?

Hvad er DNA-datalagring?

DNA-datalagring er processen med at bruge DNA-molekyler som et lagringsmedium. I modsætning til de optiske og magnetiske former for lagringsteknologier, der findes i dag, vil DNA-data ikke blive lagret i binære cifre (dvs. 1'er og 0'er). I stedet ville de blive kodet ind i DNA-nukleotidbaser (A, C, G, T) og opbevaret. Disse strenge konverteres derefter til binære cifre, når det er nødvendigt.

Lige nu findes der over 11 billioner gigabyte data, med mindst 2,5 millioner gigabyte mere tilføjet hver dag. De datalagringsmedier, der er tilgængelige i verden, kan ikke følge med denne massive stigning. DNA-lagring er en løsning på dette problem med opbevaring.

Hvordan fungerer DNA-datalagring?

DNA står for deoxyribonukleinsyre. Det er et komplekst organisk molekyle, der bærer den genetiske information om en levende ting. Det findes i alle mennesker og gemmer information som hudfarve, øjenfarve, højde og andre fysiske og biologiske træk.

En DNA-spiral har flere og alternerende par af fire unikke baser. De er adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T). Disse baser er knyttet til DNA-spiralen i par, kaldet basepar. De to basepar er adenin-thymin og guanin-cytosin.

Data gemmes i binære cifre (1'er og 0'er) i traditionel databehandling. I DNA-datalagring lagrer og koder de fire nukleotidbaser (A, C, G, T) data. Information er lagret i permutationer af tre nukleotidbaser, kaldet kodoner.

DNA-lagring omfatter tre processer: kodning af data, syntetisering og lagring af dem og afkodning af dem. Binære koder, der indeholder information, oversættes til DNA-koder eller kodoner ved hjælp af en algoritme. De deponeres derefter i en beholder i et køligt og reguleret miljø. Den DNA-bærende information kan fryses i opløsning, opbevares som dråber eller opbevares på siliciumchips.

Forskere arbejder på at gøre aflæsningen af ​​DNA-lagring hurtigere og billigere. Fra nu af skal data lagret i DNA tages til laboratoriet for at blive afkodet til fejlfri binær information, og det tager lang tid.

Som sådan kan det tage noget tid, før DNA-datalagringsenheder bliver let tilgængelige billige enheder, som offentligheden vil bruge.

Mere forskning går i DNA-lagringsteknologi, og det vil ikke uden videre vælte de eksisterende opbevaringsmetoder endnu. Men om få år, efterhånden som der sker mere forskning og teknologiske gennembrud, vil data blive lagret i DNA, hvilket løser problemerne med plads, sikkerhed og nedbrydning.

Hvad er lagringskapaciteten af ​​DNA-datalagring?

Opbevaring af DNA-data er den foretrukne løsning til problemet med mangel på lager, fordi det kan lagre store mængder data på meget lidt plads. Et gram DNA kan lagre 215 petabyte data. En petabyte er 1.024 terabyte. Så et gram DNA kan lagre cirka 220.160 terabyte.

Sammenlign det med den nuværende teknologi: En en-terabyte harddisk vejer cirka 400 gram. Så for at gemme den tilsvarende mængde data, et gram DNA beholder, har du brug for mere end 88 millioner gram harddiske.

Med disse oplysninger siger forskere, at alle data i verden lige nu kan passe ind i en skoæske ved hjælp af DNA-datalagring.

Hvad er fordelene ved DNA-datalagring?

Brug af DNA-lagring som et lagringsmedium kommer med mange fordele i forhold til digital lagring. Det giver høj datalagringskapacitet, en betydelig længere levetid end andre former for lagring, kompakthed, lav modtagelighed for tekniske og elektriske fejl og replikerbarhed.

Opbevaringstæthed

Den største fordel ved DNA-lagring i forhold til andre lagringsmedier er lagringstæthed. Selvom du gem dine data eksternt på skyen eller NAS, er de stadig gemt i store servere og datacentre. Disse datacentre er lige så store som fodboldstadioner og koster milliarder af dollars at bygge og vedligeholde. Det er ikke det samme med DNA-datalagring.

DNA-datalagring giver dig mulighed for at gemme enorme mængder data på et meget kompakt rum. Derfor reduceres problemerne med plads, vedligeholdelsesudgifter og mangel på lagerudstyr.

Holdbarhed

Det digitale lagerudstyr, der findes i dag, er langt fra holdbart. De er alle tilbøjelige til forrådnelse og nedbrydning. Digitalt henfald er den gradvise nedbrydning af data gemt på en computer, der påvirker millioner af mennesker hvert år.

DNA'et har en halveringstid på 500 år. Når de opbevares i et optimalt og reguleret miljø, kan data lagret i DNA være tilgængelige i hundreder af år.

Replikerbarhed

På grund af forringelsen af ​​data skal data i datacentre kopieres og overføres til anden hardware efter perioder for at bevare den lagrede information. Denne proces er ofte besværlig.

Data lagret i DNA kan nemt replikeres. En metode, forskerne har testet, er at indsætte DNA'et med lagret information i en bakterie. Denne bakterie formerer sig derefter—på egen hånd—anden generation af bakterier, der besidder den samme information lagret i det første DNA uden fejl eller tab.

Er DNA-datalagring fremtiden for opbevaring?

Helt ærligt, ja. Opbevaring af DNA-data sætter bestemt kryds ved alle løsningsbokse for nutidens lagringsproblemer. Den er allerede i brug i dag af virksomheder, der ønsker at bevare omfattende arkiver af oplysninger, som ikke skal tilgås regelmæssigt.

Desværre vil der gå lang tid, før DNA-opbevaring er en almindelig og overkommelig opbevaringsmulighed tilgængelig for offentligheden. I mellemtiden er vi nødt til omhyggeligt at udvælge det bedste lagringsformat til langsigtet datalagring.

Harddiske, SSD'er, flashdrev: Hvor længe holder dit lagermedie?

Læs Næste

Om forfatteren