DNA는 미래의 하드 드라이브입니다

인류는 무언가를 창조하는 데 능숙하지만, 우리 종이 다른 무엇보다 더 많이 생산하는 것이 하나 있습니다. 바로 정보입니다.

2013년에 진행된 한 연구에서는 전 세계 데이터의 90%가 지난 2년 동안 생성되었지만 그 양은 최근 몇 년간에 비해 여전히 적은 것으로 나타났습니다. 2017년에는 26제타바이트(1제타바이트 = 10억 테라바이트)의 데이터가 생성되었으며, 이는 2010~2013년에 생성된 모든 데이터를 합친 것보다 많습니다.

에 따르면 2019년에 발표된 보고서, 매일 우리는 Instagram에서 9,500만 개의 사진과 비디오를 공유하고, Twitter에 5억 개의 트윗을 게시하며, 2,940억 개의 이메일을 보냅니다. 인터넷이 천상의 것처럼 보일 수도 있지만, 모든 데이터는 전 세계의 하드 드라이브와 서버에 물리적으로 저장되어야 합니다. 문제는 이러한 전통적인 데이터 저장 매체가 향후 10년 동안 예상되는 데이터 홍수를 따라잡지 못할 것이라는 점입니다.

해결책은 무엇입니까? 미래의 하드 드라이브는 실제로 매우 오래된 것, 이 글을 읽고 있는 모든 사람의 내면에 있는 것, 즉 DNA가 될 수 있습니다.

자연의 사용 설명서

디옥시리보핵산(DNA)은 유기체가 어떻게 발달하는지를 결정하는 분자입니다. DNA 분자에는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)이라는 4개의 질소 염기와 서열이 포함되어 있습니다. 이러한 기본 요소 중 하나는 세포가 어떻게 발달해야 하는지에 대한 지침을 형성하며 머리카락, 눈 색깔, 키 등에 영향을 미칩니다. 에. DNA는 본질적으로 신체를 만드는 데 필요한 지침서입니다.

DNA는 또한 1그램당 215페타바이트(1페타바이트는 약 1억 기가바이트)의 엄청난 양의 정보를 담을 수 있습니다. 그 수명만큼 인상적입니다. 자기 테이프나 플래시 메모리와 같은 기존 매체는 반복적인 사용이나 단순한 시간에 따라 성능이 저하되는 경향이 있습니다. DNA도 분해되지만 그 속도는 상당히 느립니다. 보관 조건에 따라 수천 년 또는 수만 년 동안 지속될 수 있습니다.

그러므로 연구자들이 자연의 저장 시스템을 세계의 끊임없는 정보 흐름을 담는 그릇으로 보는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

DNA 기반 저장 플랫폼을 구축하는 회사인 카탈로그(Catalog)의 박현준 CEO는 “이제 거의 원점으로 돌아가고 있다”고 말했다. "우리는 이 매체를 개발하기 위한 영감을 얻기 위해 자연으로 돌아갈 것입니다."

Catalog는 점점 더 커지는 대용량 파일을 수용할 수 있는 DNA 기반 스토리지 플랫폼을 구축하는 이 기술의 최첨단에 있는 회사 중 하나입니다. 5G, 고화질 시대.

악몽 같은 가격에 놀라운 잠재력

DNA에 데이터를 저장한다는 아이디어는 60년대 소련 과학자 미하일 네이먼(Mikhail Neiman)에 의해 제안되었습니다. 그 후 수십 년 동안 연구자들은 실제로 이를 수행하는 데 큰 진전을 이루었지만 상당한 장애물이 있었습니다.

박씨는 “이 기술이 주류로 진입하는 것을 방해하는 병목 현상은 많은 정보를 저장하는 데 비용이 많이 들고 느리다는 사실”이라고 설명합니다.

에 따르면 2018년에 발표된 연구, 당시 가장 비용 효율적인 DNA 저장 기술은 데이터를 쓰는 데 MB당 약 3,500달러, 읽는 데 MB당 1,000달러의 비용이 들기 때문에 아직 솔리드 스테이트 드라이브를 폐기하지 마십시오.

카탈로그는 인쇄기와 비교할 수 있는 제품을 만들어 DNA 저장 비용을 낮추는 것을 목표로 합니다. 잉크로 코팅된 상호 교환 가능한 문자 블록을 사용하여 빠르게 인쇄하는 혁신적인 장치 페이지.

Park은 “이전에는 DNA의 기초인 ATCG가 1과 0으로 이루어진 긴 문자열을 표현하는 데 사용될 수 있었다”고 설명합니다. 왜냐하면 그것이 여러분이 작성하려는 데이터이기 때문입니다. 하지만 이 접근 방식의 문제는 추가하는 각 염기쌍에 비용과 시간이 많이 걸린다는 것입니다.”

카탈로그의 인쇄기 방식에서 나무 블록은 “우리가 미리 합성했지만 대량으로 존재하는 DNA 분자 블록입니다. DNA 세계에서 단지 몇 가지 다른 분자를 대량으로 합성하려고 한다면(예를 들어 100개 정도) 그것은 정말 저렴하고 쉽습니다.

"하지만 아주 적은 양의 백만 개의 서로 다른 분자를 합성하려고 한다면 비용이 많이 들고 느립니다." 우리는 대량으로 만든 이 큰 블록을 가져와서 배열하기 위해 개발한 프린터를 사용하고 있습니다. 서로 다른 조합을 결합하여 서로 다른 것으로 간주할 수 있는 엄청나게 다양한 서로 다른 분자를 얻습니다. 정보를.”

자연을 통해 더 나은 컴퓨터 만들기

DNA의 저장 능력도 흥미롭지만, 박씨는 DNA의 컴퓨팅 잠재력에도 흥미를 느끼고 있습니다. 수년 동안 컴퓨터는 대략 2년마다 컴퓨터 칩에 들어가는 트랜지스터 수를 두 배로 늘릴 수 있다는 무어의 법칙에 따라 진행되었습니다. 그러나 요즘 컴퓨터 칩은 너무 작아서 거기에 더 많은 트랜지스터를 계속 집어넣을 수 없을 것 같습니다. 본질적으로, 무어의 법칙은 죽었다, 또는 적어도 호스피스에서.

그러나 더 나은 컴퓨터에 대한 인류의 요구는 매우 활발하므로 연구자들은 새로운 종류의 컴퓨터를 개발하기 위해 경쟁하고 있습니다.양자 컴퓨터, 예를 들어). DNA 기반 컴퓨터가 하나의 가능성이다.

“우리는 DNA에 데이터가 있으면 효소와 기타 DNA 분자를 사용하여 해당 데이터를 계산할 수 있다고 생각합니다. 이는 해당 데이터를 계산하는 매우 효율적이고 병렬적인 방법입니다. 그것은 일상적인 모든 응용 프로그램이나 모든 계산 문제에 대한 것이 아니라 일련의 일련의 계산 문제에 대한 것입니다. 사회에 점점 더 중요해지고 있는 문제들에 대해 우리는 DNA가 이 문제를 해결할 수 있는 좋은 방법이 될 것이라고 생각합니다. 그것."

박씨는 DNA 컴퓨터가 방대한 양의 데이터를 가지고 있지만 수행해야 하는 계산이 너무 복잡하지 않은 문제에 매우 적합할 것이라고 말합니다. 예를 들어, 그는 누군가 엑사바이트 규모의 인구 조사 데이터를 샅샅이 뒤져야 하는 시나리오를 상상합니다.

“이 모든 것을 동시에 빠르게 검색하고 사람의 이름을 알아낼 수 있기를 원합니다. 특정 연령 범위, 소득 범위, 지리적 지역과 같은 특정 기준을 충족하는 것”이라고 말합니다. 말한다. “기존 컴퓨터에서 그렇게 하려면 수십 년 동안 수집한 모든 엑사바이트를 처리하려면 자기 테이프를 다시 읽어야 합니다. 그것은 콜드 스토리지에 보관되어 있습니다. 그런 다음 메모리에 맞는 블록으로 계산한 다음 처리 장치에 맞는 블록으로 계산하고 직렬로 수행합니다. 방법. DNA에 가지고 있다면 DNA의 정보 밀도 때문에 그 양은 정말 작을 것입니다. 그래서 당신은 당신이 찾고 있는 특성과 결합하는 몇 가지 프로브를 떨어뜨리게 될 것입니다. 을 위한."

지평선 너머의 혁명

그렇다면 언제 현재 장비를 버리고 생체 유기 컴퓨터 부품으로 교체할 준비를 해야 할까요? 아마도 곧은 아닐 것입니다.

박씨는 “가까운 미래에는 디지털 데이터를 DNA로 변환하는 글쓰기 과정이 전문 시설에서 이뤄지고 있다고 생각한다”고 말했다. DNA 데이터 시설은 DNA 기반 데이터를 수용할 것이며 사람들은 전통적인 서버처럼 액세스할 수 있지만 그는 사람들이 테스트에서 데이터 사본을 얻을 수 있다고 제안했습니다. 튜브.

현재로서는 DNA 기반 저장 및 컴퓨팅이 일상생활에서 눈에 띄는 부분이 될 가능성은 없지만 인류의 큰 그림에 큰 영향을 미칠 수 있는 것입니다.