Kai pritrūksta vietos duomenims, mokslininkai nori juos saugoti DNR

Pirmiausia apokaliptinis įspėjimas: baigiasi duomenų saugykla.

Tikėtina, kad pastaraisiais metais dėl to nereikėjote per daug jaudintis. Buvo laikas, ne taip seniai, kai jūsų kompiuterio baigtinis standusis diskas buvo visa turima saugykla. Pasiekus šią ribą (kuri mano paties pirmojo kompiuterio atveju buvo mažesnė nei 100 MB) ir jūs pasinaudojote diskeliais ir kita vietine išorine saugykla. Kai jums pritrūko, taip pat turėjote ištrinti.

Daugiau nebetriname. Taip pat to nedaro ir įmonės, ypač tos, kurios vertinamos pagal turimus duomenis. Vietoj to, mes tiesiog nukreipiame savo failus į debesį, kurio pavadinimas yra trumpalaikis ir eterinis; neturintis jokio tikro fiziškumo. Kur saugomi duomenys? Nesvarbu, kol galime jį susigrąžinti. Kokie yra pavojai, kai baigiasi saugykla debesyje? Atrodytų, labai mažai, be to, norint atlaisvinti daugiau šlovingos laisvos vietos, reikia padidinti mėnesinius abonemento mokesčius.

Todėl mintis, kad vieną dieną gali pritrūkti duomenų saugyklos vietos, yra taip pat sunku apvynioti galvą kaip siūlymas, kad mums gali pritrūkti vandens: tas šlovingas nemokamas išteklius, kuris krenta iš dangus. Tačiau 2018 m. atėjo Keiptaunas, Pietų Afrika labai arti vandens trūkumo. Taip pat gali pritrūkti duomenų saugyklos vietos.

Duomenys, duomenys, visur

To priežastis yra neįsivaizduojamas tempas, kuriuo šiuo metu gauname duomenis. Kiekvieną dieną sukuriama apie 2,5 kvintilijonų baitų duomenų, nes 3,7 milijardo žmonių dabar naudojasi internetu. Vien per pastaruosius dvejus metus buvo sukurta neįtikėtina 90 procentų pasaulio duomenų. Didėjant prie daiktų interneto prijungtų išmaniųjų įrenginių skaičiui, šis skaičius turėtų gerokai padidėti.

„Kai galvojame apie saugyklą debesyje, galvojame apie šias begalines duomenų saugyklas“, – Hyunjun Park, duomenų saugojimo įmonės generalinis direktorius ir įkūrėjas. Katalogas, pasakojo „Digital Trends“. „Tačiau debesis iš tikrųjų yra tik kažkieno kito kompiuteris. Dauguma žmonių nesuvokia, kad mes generuojame tiek daug duomenų, kad jų generavimo tempas gerokai lenkia mūsų galimybes juos saugoti. Netolimoje ateityje turėsime didžiulį atotrūkį tarp naudingų duomenų, kuriuos generuojame, ir to, kaip galime juos saugoti naudodami įprastas laikmenas.

Kadangi debesų saugyklos įmonės itin sparčiai kuria naujus duomenų centrus ir plečia esamus, sunku išsiaiškinti, kada gali pritrūkti duomenų saugojimo talpos. Nėra filmo stiliaus atgalinės atskaitos laikrodžio. Tačiau Parko teigimu, jau 2025 m. žmonija galėjo pagaminti daugiau nei 160 zettabaitų duomenų. (Jei įdomu, zettabaitas yra trilijonas gigabaitų.) Kiek iš to galėsime saugoti? Parkas siūlo apie 12,5 proc.

Aišku, reikia kažką daryti.

Ar DNR yra atsakymas?

Čia Parkas ir kolega MIT mokslininkas bei vienas iš įkūrėjų Nathaniel Roquet patenka į nuotrauką. Jų startuolis „Catalog“ sukūrė technologiją, kuri, jų nuomone, gali pakeisti duomenų saugojimą taip, kaip mes žinome; leidžia, ar taip jie teigia, visus pasaulio duomenis patogiai sutalpinti į palto spintos dydžio erdvę.

Katalogo sprendimas? Koduojant duomenis į DNR. Tai gali atrodyti kaip Michaelo Crichtono romano siužetas, bet jų keičiamas ir prieinamas sprendimas yra rimtas ir toli gavo 9 milijonus dolerių rizikos finansavimo – kartu su pirmaujančių profesorių iš Stanfordo ir Harvardo parama Universitetai.

„Dažnai sulaukiu klausimo: „Kieno DNR naudojame?“ – nusijuokė Parkas. „Žmonės bijo, kad paimtume iš žmonių DNR ir paverstume juos mutantais ar panašiais dalykais.

Tai nėra, turėtume aiškiai pasakyti, ką daro Katalogas. DNR, į kurią įmonė koduoja duomenis, yra sintetinis polimeras. Tai nėra kažkas, kas kyla iš biologinės kilmės, o bazinių porų, į kurias koduojami duomenys, serija kaip vienetų ir nulių serija, nėra nieko gyvo kodas. Tačiau galutinis produktas vis dėlto biologiškai nesiskiria nuo to, ką galite rasti gyvoje ląstelėje.

Idėja, kad DNR yra potencialus saugojimo būdas, buvo svarstoma jau dešimtmečius, beveik nuo tada, kai Jamesas Watsonas ir Francisas Crickas atrado dvigubą spiralę 1953 m. Tačiau iki šiol buvo daug kliūčių, kurios neleido jai gyventi didžiulis kompiuterinio duomenų saugojimo sprendimo potencialas.

Tradicinis mąstymas apie DNR duomenų saugojimą orientuotas į naujų DNR molekulių sintezę; susieti bitų seką su keturių DNR bazinių porų seka ir sudaryti pakankamai molekulių, kad būtų pateikti visi skaičiai, kuriuos norite saugoti. Problema ta, kad šis procesas yra lėtas ir brangus, o tai yra didelės kliūtys, kai reikia saugoti duomenis.

Katalogo metodas pagrįstas sintezės proceso atsiejimu nuo kodavimo proceso. Iš esmės įmonė sukuria didžiulį skaičių tik kelių skirtingų molekulių (todėl tai daug pigiau), o tada užkoduoja informaciją generuodama didžiulę įvairovę iš paruoštų molekulių.

Kaip analogiją, katalogas palygino ankstesnį požiūrį į individualių standžiųjų diskų gamybą, kai visi jūsų duomenys yra prijungti. Įvairių duomenų saugojimas reiškia visiškai naujo standžiojo disko kūrimą nuo pat pradžių. Jų požiūris, jų nuomone, yra panašus į masinę tuščių standžiųjų diskų gamybą, o tada, kai reikia, pripildyti juos užkoduota informacija.

Viskas apie saugyklą

Įspūdinga viso to dalis yra neįtikėtinas duomenų kiekis, kurį jis gali saugoti. Kaip koncepcijos įrodymą, katalogas panaudojo savo technologiją, kad užkoduotų tokias knygas kaip Autostopu vadovas po galaktiką į DNR. Bet tai nieko, palyginti su galimybėmis.

„Jei lyginate obuolius su obuoliais, gabalėlių, kuriuos galite laikyti tame pačiame tūryje, informacijos tankis yra maždaug 1 milijonas kartų didesnis nei kietojo kūno disko“, - sakė Parkas. „Viską, ką galite išsaugoti „flash drive“, galite išsaugoti 1 milijoną kartų daugiau nei tame pačiame tūryje, jei tai darote DNR.

Tačiau palyginimas su kietojo kūno diskais nėra tikslus. DNR gali turėti galimybę saugoti daug daugiau informacijos tame pačiame tūryje, tačiau ji neturi tiesioginės prieigos, pavyzdžiui, prie USB prijungtos „flash drive“. Katalogo metodas paverčia duomenis į kietą sintetinio polimero granulę.

Kad pasiektų jūsų duomenis, mokslininkai turės paimti minėtą granulę, rehidratuoti ją įpildami vandens ir tada perskaityti naudodami DNR sekvenavimo priemonę. Tai suteikia bazines DNR poras, kurios savo ruožtu gali būti naudojamos apskaičiuojant vienetus ir nulius, kurie iš naujo surenka jūsų duomenis. Nuo pradžios iki pabaigos procesas užtruks mažiausiai kelias valandas.

Dėl šios priežasties Katalogas iš pradžių orientuojasi į rinką, įpratusią prie tokių vėlavimų: archyvavimo rinką. Tai tokie duomenys, kurie šiuo metu saugomi tokiuose formatuose kaip magnetinė juosta, naudojami sekimui tokios informacijos, kurios galbūt nereikės peržiūrėti, bet kurią vis tiek svarbu pakabinti ant. (Įsivaizduokite įmonės garantijos atitikmenį jūsų šaldytuvui.)

Bet ar kada nors tai bus svarbu paprastam vartotojui? Galų gale, kaip nurodėme šio straipsnio viršuje, dauguma iš mūsų nelabai galvoja apie savo duomenis ir kur jie saugomi. Ar ant magnetinės juostos? Ar jis yra kietojo kūno saugykloje? Mes neprieštaraujame, kol jis yra šalia, kai mums to reikia.

Kadangi informacijai gauti reikia daug laiko, mažai tikėtina, kad kada nors atsiras momentas, kai Pavyzdžiui, jūsų „Google Cloud“ informacija saugoma didžiulėse DNR talpose arba kaip marmuro granulių serija Mountain View, CA. Jei Katalogas galėtų įrodyti savo koncepciją įmonėms, tai greičiausiai bus ilgalaikio saugojimo galimybė, o trumpalaikiai duomenys įgauna kitokias formas.

Įsivaizduokite galimybes

Vis dėlto yra įdomių mokslinės fantastikos galimybių. „Įsivaizduokite poodinę granulę, kurioje yra visi jūsų sveikatos duomenys, visi jūsų MRA skenavimai, kraujo tyrimai, jūsų odontologo rentgeno nuotraukos“, - sakė Parkas. „Jūs visada norėtumėte, kad tie duomenys būtų jums labai prieinami, bet nebūtinai norite, kad jie būtų kur nors debesyje arba neapsaugotame ligoninės serveryje. Jei turėtumėte tai su savimi DNR pavidalu, galėtumėte fiziškai kontroliuoti tuos duomenis ir prieigą prie jų, tuo pačiu užtikrindami, kad tik įgalioti gydytojai galėtų prieiti prie jų.

Juk, kaip jis pažymi, šiandien visos ligoninės turi DNR sekvenatorius. „Nesakau, kad šiuo metu to siekiame, bet tai yra galima ateitis“, – sakė jis.

Pasauliui paskelbęs apie naują įmonę, „Catalog“ dabar daugiausia dėmesio skiria kai kurių bandomųjų projektų vykdymui, kad parodytų, kaip šią technologiją galima efektyviai panaudoti. "Tai nėra moksliniai iššūkiai, kuriuos turime išspręsti, o mechaninės optimizavimo problemos", - pažymėjo jis.

Pats prisipažino, kad įžengęs į šią sritį, nes tai skambėjo kaip šaunus technologinis požiūris į didelį Parkas dabar įsitikinęs, kad DNR duomenų saugojimas gali tapti viena iš svarbiausių mūsų technologijų laikas.

Po velnių, kai kalbama apie galimybę archyvuoti tokią žmonijos istoriją, kokią mes ją žinome, sunku nesutikti. „Tai yra apie mūsų žinomo gyvenimo būdo išsaugojimą“, - paaiškino jis.

Redaktorių rekomendacijos

• Ar senosios mokyklos magnetinės juostos yra ateities duomenų laikmena?
• Kinija nori naudoti prieštaringai vertinamą DNR analizę, kad atspėtų nusikaltėlių veidus
• Šis biotechnologijų startuolis nori įdėti jūsų DNR į saugyklą mėnulyje
• „Caltech“ mokslininkai naudojo DNR, kad galėtų žaisti mažiausią pasaulyje „tic-tac-toe“ žaidimą
• Tikslioji medicina priklauso nuo DNR, tačiau nerijos siuntimas vis tiek turi pavojų