Τι είναι η αποθήκευση δεδομένων DNA; Είναι το μέλλον της αποθήκευσης;

Με τις δεκαετίες, η τεχνολογία αποθήκευσης έχει εξελιχθεί και βελτιωθεί. Έχει μετακινηθεί από τα CD και τις δισκέτες σε μονάδες σκληρού και στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, έχουμε ένα πρόβλημα: η ποσότητα της διαθέσιμης αποθήκευσης και που παράγεται δεν μπορεί να αντεπεξέλθει στα δεδομένα που συνεχίζουμε να παράγουμε.

Λοιπόν, η αποθήκευση DNA θα έλυνε το πρόβλημα; Μπορούν τα δεδομένα να αποθηκευτούν στο DNA;

Τι είναι η αποθήκευση δεδομένων DNA;

Η αποθήκευση δεδομένων DNA είναι η διαδικασία χρήσης μορίων DNA ως μέσο αποθήκευσης. Σε αντίθεση με τις οπτικές και μαγνητικές μορφές τεχνολογιών αποθήκευσης που υπάρχουν σήμερα, τα δεδομένα DNA δεν θα αποθηκεύονται σε δυαδικά ψηφία (δηλαδή, 1 και 0). Αντίθετα, θα κωδικοποιούνται σε βάσεις νουκλεοτιδίων DNA (A, C, G, T) και θα αποθηκεύονται. Αυτά τα σκέλη στη συνέχεια μετατρέπονται σε δυαδικά ψηφία όταν χρειάζεται.

Αυτήν τη στιγμή, υπάρχουν πάνω από 11 τρισεκατομμύρια gigabyte δεδομένων, με τουλάχιστον 2,5 εκατομμύρια gigabyte να προστίθενται κάθε μέρα. Τα μέσα αποθήκευσης δεδομένων που είναι διαθέσιμα στον κόσμο δεν μπορούν να συμβαδίσουν με αυτή τη μαζική αύξηση. Η αποθήκευση DNA είναι μια λύση σε αυτό το πρόβλημα αποθήκευσης.

Πώς λειτουργεί η αποθήκευση δεδομένων DNA;

Το DNA σημαίνει δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Είναι ένα πολύπλοκο οργανικό μόριο που μεταφέρει τη γενετική πληροφορία ενός ζωντανού πράγματος. Βρίσκεται σε όλους τους ανθρώπους και αποθηκεύει πληροφορίες όπως το χρώμα του δέρματος, το χρώμα των ματιών, το ύψος και άλλα φυσικά και βιολογικά χαρακτηριστικά.

Μια σπείρα DNA έχει πολλαπλά και εναλλασσόμενα ζεύγη τεσσάρων μοναδικών βάσεων. Είναι η αδενίνη (Α), η γουανίνη (G), η κυτοσίνη (C) και η θυμίνη (Τ). Αυτές οι βάσεις συνδέονται με τη σπείρα DNA σε ζεύγη, που ονομάζονται ζεύγη βάσεων. Τα δύο ζεύγη βάσεων είναι αδενίνη-θυμίνη και γουανίνη-κυτοσίνη.

Τα δεδομένα αποθηκεύονται σε δυαδικά ψηφία (1 και 0) στους παραδοσιακούς υπολογιστές. Στην αποθήκευση δεδομένων DNA, οι τέσσερις νουκλεοτιδικές βάσεις (A, C, G, T) αποθηκεύουν και κωδικοποιούν δεδομένα. Οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε μεταθέσεις τριών βάσεων νουκλεοτιδίων, που ονομάζονται κωδικόνια.

Η αποθήκευση DNA περιλαμβάνει τρεις διαδικασίες: την κωδικοποίηση των δεδομένων, τη σύνθεση και την αποθήκευσή τους και την αποκωδικοποίησή τους. Οι δυαδικοί κώδικες που περιέχουν πληροφορίες μεταφράζονται σε κωδικούς DNA ή κωδικόνια χρησιμοποιώντας έναν αλγόριθμο. Στη συνέχεια εναποτίθενται σε δοχείο σε δροσερό και ρυθμισμένο περιβάλλον. Οι πληροφορίες που φέρουν το DNA μπορούν να παγώσουν σε διάλυμα, να αποθηκευτούν ως σταγονίδια ή να αποθηκευτούν σε τσιπς πυριτίου.

Οι επιστήμονες εργάζονται για να κάνουν την ανάγνωση της αποθήκευσης DNA ταχύτερη και λιγότερο δαπανηρή. Από τώρα, τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο DNA πρέπει να μεταφερθούν στο εργαστήριο για να αποκωδικοποιηθούν σε δυαδικές πληροφορίες χωρίς σφάλματα και χρειάζεται πολύς χρόνος.

Ως εκ τούτου, μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος έως ότου οι συσκευές αποθήκευσης δεδομένων DNA γίνουν εύκολα διαθέσιμες φθηνές συσκευές που θα χρησιμοποιεί το κοινό.

Γίνεται περισσότερη έρευνα για την τεχνολογία αποθήκευσης DNA και δεν θα ανατρέψει ακόμη εύκολα τις υπάρχουσες μεθόδους αποθήκευσης. Αλλά σε λίγα χρόνια, καθώς γίνονται περισσότερες ερευνητικές και τεχνολογικές ανακαλύψεις, τα δεδομένα θα αποθηκεύονται στο DNA, λύνοντας τα προβλήματα του διαστήματος, της ασφάλειας και της υποβάθμισης.

Ποια είναι η χωρητικότητα αποθήκευσης της αποθήκευσης δεδομένων DNA;

Η αποθήκευση δεδομένων DNA είναι η προτιμώμενη λύση για το πρόβλημα έλλειψης αποθήκευσης, επειδή μπορεί να αποθηκεύσει μεγάλες ποσότητες δεδομένων σε πολύ μικρό χώρο. Ένα γραμμάριο DNA μπορεί να αποθηκεύσει 215 petabytes δεδομένων. Ένα petabyte είναι 1.024 terabyte. Έτσι, ένα γραμμάριο DNA μπορεί να αποθηκεύσει περίπου 220.160 terabyte.

Συγκρίνετε αυτό με την τρέχουσα τεχνολογία: μια μονάδα σκληρού δίσκου ενός terabyte ζυγίζει περίπου 400 γραμμάρια. Έτσι, για να αποθηκεύσετε την ισοδύναμη ποσότητα δεδομένων που διατηρεί ένα γραμμάριο DNA, χρειάζεστε περισσότερα από 88 εκατομμύρια γραμμάρια σκληρών δίσκων.

Με αυτές τις πληροφορίες, οι ερευνητές λένε ότι όλα τα δεδομένα στον κόσμο αυτή τη στιγμή μπορούν να χωρέσουν σε ένα κουτί παπουτσιών χρησιμοποιώντας αποθήκευση δεδομένων DNA.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της αποθήκευσης δεδομένων DNA;

Η χρήση αποθήκευσης DNA ως μέσο αποθήκευσης έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την ψηφιακή αποθήκευση. Παρέχει υψηλή χωρητικότητα αποθήκευσης δεδομένων, σημαντικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από άλλες μορφές αποθήκευσης, συμπαγή, χαμηλή ευαισθησία σε τεχνικές και ηλεκτρικές βλάβες και δυνατότητα αναπαραγωγής.

Πυκνότητα αποθήκευσης

Το κύριο πλεονέκτημα της αποθήκευσης DNA σε σχέση με άλλα μέσα αποθήκευσης είναι η πυκνότητα αποθήκευσης. Παρόλο που εσύ αποθηκεύστε τα δεδομένα σας εξ αποστάσεως στο cloud ή στο NAS, εξακολουθούν να αποθηκεύονται σε μεγάλους διακομιστές και κέντρα δεδομένων. Αυτά τα κέντρα δεδομένων είναι τόσο μεγάλα όσο τα γήπεδα ποδοσφαίρου και κοστίζουν δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή και τη συντήρηση. Δεν συμβαίνει το ίδιο με την αποθήκευση δεδομένων DNA.

Η αποθήκευση δεδομένων DNA σάς επιτρέπει να αποθηκεύετε τεράστιες ποσότητες δεδομένων σε έναν πολύ συμπαγή χώρο. Ως εκ τούτου, μειώνονται τα προβλήματα χώρου, τα έξοδα συντήρησης και η έλλειψη εξοπλισμού αποθήκευσης.

Αντοχή

Ο ψηφιακός εξοπλισμός αποθήκευσης που διαθέτουμε σήμερα απέχει πολύ από το να είναι ανθεκτικός. Είναι όλα επιρρεπή στη φθορά και την υποβάθμιση. Η ψηφιακή αποσύνθεση είναι η σταδιακή αποσύνθεση των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε έναν υπολογιστή, επηρεάζοντας εκατομμύρια ανθρώπους κάθε χρόνο.

Το DNA έχει χρόνο ημιζωής 500 χρόνια. Όταν αποθηκεύονται σε ένα βέλτιστο και ρυθμισμένο περιβάλλον, τα δεδομένα που αποθηκεύονται στο DNA μπορούν να είναι διαθέσιμα για εκατοντάδες χρόνια.

Δυνατότητα αναπαραγωγής

Λόγω της υποβάθμισης των δεδομένων, τα δεδομένα στα κέντρα δεδομένων πρέπει να αντιγραφούν και να μεταφερθούν σε άλλο υλικό μετά από χρονικά διαστήματα για να διατηρηθούν οι αποθηκευμένες πληροφορίες. Αυτή η διαδικασία είναι συχνά επίπονη.

Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο DNA μπορούν εύκολα να αντιγραφούν. Μια μέθοδος που έχουν δοκιμάσει οι επιστήμονες είναι να εισάγουν το DNA με αποθηκευμένες πληροφορίες σε ένα βακτήριο. Αυτό το βακτήριο στη συνέχεια αναπαράγεται—μόνο του—άλλη γενιά βακτηρίων που διαθέτουν τις ίδιες πληροφορίες αποθηκευμένες στο πρώτο DNA χωρίς σφάλματα ή απώλεια.

Είναι η αποθήκευση δεδομένων DNA το μέλλον της αποθήκευσης;

Ειλικρινά, ναι. Η αποθήκευση δεδομένων DNA σημαδεύει σίγουρα όλα τα πλαίσια λύσεων για τα σημερινά προβλήματα αποθήκευσης. Χρησιμοποιείται ήδη σήμερα από εταιρείες που θέλουν να διατηρήσουν εκτεταμένα αρχεία πληροφοριών που δεν χρειάζεται να έχουν τακτική πρόσβαση.

Δυστυχώς, θα περάσει αρκετός καιρός για να γίνει η αποθήκευση DNA μια συνηθισμένη και οικονομικά προσιτή επιλογή αποθήκευσης διαθέσιμη στο κοινό. Στο μεταξύ, πρέπει να διαλέξουμε προσεκτικά την καλύτερη μορφή αποθήκευσης για μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων.

Σκληροί Δίσκοι, SSD, Δίσκοι Flash: Πόσο θα διαρκέσουν τα μέσα αποθήκευσης;

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα