Hva er DNA-datalagring? Er det fremtiden for lagring?

I løpet av tiårene har lagringsteknologi utviklet seg og blitt bedre. Den har gått fra CD-er og disketter til hard- og solid-state-stasjoner. Men likevel har vi et problem: mengden lagring som er tilgjengelig og som produseres, kan ikke takle dataene vi fortsetter å produsere.

Så, ville DNA-lagring løse problemet? Kan data lagres i DNA?

Hva er DNA-datalagring?

DNA-datalagring er prosessen med å bruke DNA-molekyler som et lagringsmedium. I motsetning til de optiske og magnetiske formene for lagringsteknologi som finnes i dag, vil ikke DNA-data bli lagret i binære sifre (dvs. 1-er og 0-er). I stedet ville de bli kodet inn i DNA-nukleotidbaser (A, C, G, T) og lagret. Disse trådene blir deretter konvertert til binære sifre når det er nødvendig.

Akkurat nå finnes det over 11 billioner gigabyte med data, med minst 2,5 millioner gigabyte mer lagt til hver dag. Datalagringsmediene som er tilgjengelige i verden kan ikke holde tritt med denne enorme økningen. DNA-lagring er en løsning på dette problemet med lagring.

Hvordan fungerer DNA-datalagring?

DNA står for deoksyribonukleinsyre. Det er et komplekst organisk molekyl som bærer den genetiske informasjonen til en levende ting. Den finnes hos alle mennesker og lagrer informasjon som hudfarge, øyenfarge, høyde og andre fysiske og biologiske egenskaper.

En DNA-spiral har flere og alternerende par av fire unike baser. De er adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og tymin (T). Disse basene er festet til DNA-spiralen i par, kalt basepar. De to baseparene er adenin-tymin og guanin-cytosin.

Data lagres i binære sifre (1s og 0s) i tradisjonell databehandling. I DNA-datalagring lagrer og koder de fire nukleotidbasene (A, C, G, T) for data. Informasjon lagres i permutasjoner av tre nukleotidbaser, kalt kodoner.

DNA-lagring omfatter tre prosesser: koding av data, syntetisering og lagring av dem, og dekoding av dem. Binære koder som inneholder informasjon blir oversatt til DNA-koder eller kodoner ved hjelp av en algoritme. De blir deretter deponert i en beholder i et kjølig og regulert miljø. Den DNA-bærende informasjonen kan fryses i løsning, lagres som dråper eller lagres på silisiumbrikker.

Forskere jobber med å gjøre lesingen av DNA-lagring raskere og rimeligere. Per nå må data som er lagret i DNA tas med til laboratoriet for å dekodes til feilfri binær informasjon, og det tar lang tid.

Som sådan kan det ta litt tid før DNA-datalagringsenheter blir lett tilgjengelige billige enheter som publikum vil bruke.

Mer forskning går på DNA-lagringsteknologi, og det vil ikke uten videre styrte de eksisterende lagringsmetodene ennå. Men om noen år, ettersom mer forskning og teknologiske gjennombrudd blir gjort, vil data lagres i DNA, noe som løser problemene med plass, sikkerhet og forringelse.

Hva er lagringskapasiteten til DNA-datalagring?

DNA-datalagring er den foretrukne løsningen for lagringsmangelproblemet fordi den kan lagre store mengder data på svært liten plass. Ett gram DNA kan lagre 215 petabyte med data. En petabyte er 1024 terabyte. Så ett gram DNA kan lagre omtrent 220 160 terabyte.

Sammenlign det med dagens teknologi: en én-terabyte harddisk veier omtrent 400 gram. Så for å lagre tilsvarende mengde data som ett gram DNA beholder, trenger du mer enn 88 millioner gram harddisker.

Med denne informasjonen sier forskere at all data i verden akkurat nå kan passe inn i en skoboks ved hjelp av DNA-datalagring.

Hva er fordelene med lagring av DNA-data?

Å bruke DNA-lagring som et lagringsmedium har mange fordeler fremfor digital lagring. Det gir høy datalagringskapasitet, betydelig lengre levetid enn andre former for lagring, kompakthet, lav mottakelighet for tekniske og elektriske feil og replikerbarhet.

Lagringstetthet

Hovedfordelen med DNA-lagring fremfor andre lagringsmedier er lagringstetthet. Selv om du lagre dataene dine eksternt på skyen eller NAS, er de fortsatt lagret i store servere og datasentre. Disse datasentrene er like store som fotballstadioner og koster milliarder av dollar å bygge og vedlikeholde. Det er ikke det samme med DNA-datalagring.

DNA-datalagring lar deg lagre enorme mengder data på et veldig kompakt rom. Derfor reduserer problemene med plass, vedlikeholdsutgifter og mangel på lagringsutstyr.

Varighet

Det digitale lagringsutstyret som er tilgjengelig i dag er langt fra holdbart. De er alle utsatt for forfall og nedbrytning. Digitalt forfall er den gradvise dekomponeringen av data som er lagret på en datamaskin, som påvirker millioner av mennesker hvert år.

DNA har en halveringstid på 500 år. Når de lagres i et optimalt og regulert miljø, kan data lagret i DNA være tilgjengelig i hundrevis av år.

Replikerbarhet

På grunn av forringelsen av data, må data i datasentre kopieres og overføres til annen maskinvare etter perioder for å bevare informasjonen som er lagret. Denne prosessen er ofte tungvint.

Data lagret i DNA kan enkelt replikeres. En metode forskerne har testet er å sette inn DNA med lagret informasjon i en bakterie. Denne bakterien formerer seg deretter—på egen hånd—annen generasjon av bakterier som har den samme informasjonen lagret i det første DNA-et uten feil eller tap.

Er DNA-datalagring fremtiden for lagring?

Helt ærlig, ja. Lagring av DNA-data krysser absolutt av for alle løsningsboksene for dagens lagringsproblemer. Den er allerede i bruk i dag av bedrifter som ønsker å ta vare på omfattende arkiver med informasjon som det ikke er behov for regelmessig tilgang til.

Dessverre vil det ta lang tid før DNA-lagring er et vanlig og rimelig lagringsalternativ tilgjengelig for publikum. I mellomtiden må vi nøye velge ut det beste lagringsformatet for langsiktig datalagring.

Harddisker, SSD-er, Flash-stasjoner: Hvor lenge varer lagringsmediene dine?

Les Neste

Om forfatteren