Mis on DNA andmete salvestamine? Kas see on ladustamise tulevik?

Aastakümnete jooksul on salvestustehnoloogia arenenud ja muutunud paremaks. See on liikunud CD-delt ja diskettidelt kõva- ja pooljuhtdraividele. Kuid ikkagi on meil probleem: saadaoleva ja toodetava salvestusruumi hulk ei suuda toime tulla andmetega, mida me pidevalt toodame.

Niisiis, kas DNA salvestamine lahendaks probleemi? Kas andmeid saab DNA-sse salvestada?

Mis on DNA andmete salvestamine?

DNA andmete salvestamine on protsess, mille käigus kasutatakse DNA molekule andmekandjana. Erinevalt praegu kasutatavatest salvestustehnoloogiate optilistest ja magnetilistest vormidest ei salvestata DNA andmeid kahendnumbrites (st 1-des ja 0-des). Selle asemel kodeeritaks need DNA nukleotiidalustesse (A, C, G, T) ja säilitataks. Seejärel teisendatakse need kiud vajaduse korral kahendnumbriteks.

Praegu on rohkem kui 11 triljonit gigabaiti andmemahtu, millele lisandub iga päev vähemalt 2,5 miljonit gigabaiti. Maailmas saadaolevad andmekandjad ei suuda selle tohutu kasvuga sammu pidada. DNA säilitamine on üks lahendus sellele säilitamisprobleemile.

Kuidas DNA andmete salvestamine töötab?

DNA tähistab desoksüribonukleiinhapet. See on keeruline orgaaniline molekul, mis kannab elusolendi geneetilist teavet. Seda leidub kõigil inimestel ja see salvestab teavet, nagu nahavärv, silmade värv, pikkus ja muud füüsilised ja bioloogilised tunnused.

DNA spiraalil on mitu ja vahelduvat nelja ainulaadse aluse paari. Need on adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T). Need alused on DNA spiraali külge kinnitatud paarikaupa, mida nimetatakse aluspaarideks. Kaks aluspaari on adeniin-tümiin ja guaniin-tsütosiin.

Traditsioonilises andmetöötluses salvestatakse andmeid kahendnumbritena (1-d ja 0-d). DNA andmesalvestuses salvestavad ja kodeerivad andmeid neli nukleotiidset alust (A, C, G, T). Teave salvestatakse kolme nukleotiidi aluse permutatsioonidena, mida nimetatakse koodoniteks.

DNA salvestamine koosneb kolmest protsessist: andmete kodeerimine, sünteesimine ja salvestamine ning dekodeerimine. Teavet sisaldavad binaarkoodid tõlgitakse algoritmi abil DNA-koodideks või koodoniteks. Seejärel asetatakse need konteinerisse jahedasse ja reguleeritud keskkonda. Teavet kandvat DNA-d saab külmutada lahuses, salvestada tilkadena või salvestada räni kiipidele.

Teadlased töötavad selle nimel, et muuta DNA salvestamise lugemine kiiremaks ja odavamaks. Praeguse seisuga tuleb DNA-sse salvestatud andmed viia laborisse, et need veavabaks binaarinformatsiooniks dekodeerida ja see võtab kaua aega.

Seetõttu võib kuluda veidi aega, enne kui DNA andmesalvestusseadmed muutuvad hõlpsasti kättesaadavateks odavateks seadmeteks, mida avalikkus kasutab.

DNA säilitamise tehnoloogiat uuritakse rohkem ja see ei lükka veel kergesti ümber olemasolevaid salvestusmeetodeid. Kuid mõne aasta pärast, kui tehakse rohkem uuringuid ja tehnoloogilisi läbimurdeid, salvestatakse andmed DNA-sse, mis lahendab kosmose, turvalisuse ja lagunemise probleemid.

Mis on DNA andmesalvestuse salvestusmaht?

DNA andmete salvestamine on eelistatud lahendus salvestusruumi puuduse probleemi lahendamiseks, kuna see suudab salvestada suuri andmemahtusid väga väikeses ruumis. Üks gramm DNA-d mahutab 215 petabaiti andmeid. Petabait on 1024 terabaiti. Seega võib üks gramm DNA-d salvestada ligikaudu 220 160 terabaiti.

Võrrelge seda praeguse tehnoloogiaga: ühe terabaidine kõvaketas kaalub umbes 400 grammi. Seega on ühe grammi DNA säilitatava samaväärse andmehulga salvestamiseks vaja rohkem kui 88 miljonit grammi kõvakettaid.

Selle teabe põhjal väidavad teadlased, et kõik praegu maailmas olevad andmed mahuvad DNA andmesalvestust kasutades kingakarpi.

Millised on DNA andmete salvestamise eelised?

DNA-salvestuse kasutamisel andmekandjana on digitaalse salvestamise ees palju eeliseid. See tagab suure andmesalvestusmahu, märkimisväärselt pikema eluea kui muud salvestusviisid, kompaktsuse, vähese vastuvõtlikkuse tehniliste ja elektriliste rikete suhtes ning reprodutseeritavuse.

Säilitamise tihedus

DNA säilitamise peamine eelis teiste andmekandjate ees on säilitustihedus. Isegi kui sina salvestage oma andmed eemalt pilve või NAS-i, hoitakse neid endiselt suurtes serverites ja andmekeskustes. Need andmekeskused on sama suured kui jalgpallistaadionid ja nende ehitamine ja hooldamine maksavad miljardeid dollareid. DNA andmete salvestamisega pole sama lugu.

DNA andmete salvestamine võimaldab salvestada tohutul hulgal andmeid väga kompaktsesse ruumi. Seega vähenevad ruumiprobleemid, hoolduskulud ja laoseadmete nappus.

Vastupidavus

Tänapäeval saadaolevad digitaalsed salvestusseadmed pole kaugeltki vastupidavad. Nad kõik on altid lagunemisele ja lagunemisele. Digitaalne lagunemine on arvutisse salvestatud andmete järkjärguline lagunemine, mis mõjutab igal aastal miljoneid inimesi.

DNA poolestusaeg on 500 aastat. Kui DNA-sse salvestatud andmed säilitatakse optimaalses ja reguleeritud keskkonnas, võivad need olla kättesaadavad sadu aastaid.

Replitseeritavus

Andmete halvenemise tõttu tuleb salvestatud teabe säilitamiseks andmekeskustes olevaid andmeid teatud aja möödudes kopeerida ja teisele riistvarale üle kanda. See protsess on sageli tülikas.

DNA-sse salvestatud andmeid saab hõlpsasti replitseerida. Üks teadlaste katsetatud meetod on salvestatud teabega DNA sisestamine bakterisse. Seejärel see bakter paljuneb—omaette—teise põlvkonna bakterid, millel on sama teave, mis on salvestatud esimesse DNA-sse ilma vigade või kadudeta.

Kas DNA andmete salvestamine on säilitamise tulevik?

Ausalt öeldes jah. DNA andmete salvestamine märgib kindlasti kõik tänapäevaste salvestusprobleemide lahenduskastid. Seda kasutavad juba täna ettevõtted, kes soovivad säilitada ulatuslikke teabearhiive, millele pole vaja regulaarselt juurde pääseda.

Kahjuks läheb veel tükk aega, enne kui DNA salvestamine on üldsusele tavaline ja taskukohane salvestusvõimalus. Seni peame hoolikalt välja valima parima salvestusvormingu pikaajaliseks andmete salvestamiseks.

Kõvakettad, SSD-d, välkmälukettad: kui kaua teie salvestusmeedium vastu peab?

Loe edasi

Autori kohta