Kad mums pietrūkst vietas datiem, zinātnieki vēlas tos saglabāt DNS

Vispirms apokaliptiskais brīdinājums: mums beigsies datu krātuve.

Iespējams, ka pēdējos gados tas nav pārāk daudz jāuztraucas. Bija laiks, ne tik sen, kad jūsu datora ierobežotais cietais disks bija visa jūsu rīcībā esošā krātuve. Sasniedzot šo ierobežojumu (kas mana pirmā datora gadījumā bija mazāks par 100 MB), jūs izmantojāt disketes un citu vietējo ārējo atmiņu. Kad arī tas jums beidzās, jums bija jādzēš.

Mēs vairs nedzēšam. Arī uzņēmumi, īpaši tie, kas novērtēti, pamatojoties uz tiem piederošajiem datiem. Tā vietā mēs vienkārši virzām savus failus uz mākoni, kura nosaukums ir īslaicīgs un ēterisks; pietrūkst nekāda reāla fiziskuma. Kur tiek glabāti dati? Tam nav nozīmes, kamēr mēs to varam atgūt. Kādas ir briesmas, ja beidzas mākoņkrātuve? Šķietami ļoti maz, turklāt ir jāpalielina ikmēneša abonēšanas maksājumi, lai atbrīvotu vairāk krāšņās brīvās vietas.

Rezultātā doma, ka kādu dienu varētu beigties datu krātuve, ir tikpat grūti aptvērama apmēram kā ierosinājums, ka mēs varētu beigties ūdens: tas krāšņais bezmaksas resurss, kas nokrīt no debesis. Bet 2018. gads ir gads, kurā ieradās Keiptauna, Dienvidāfrika krasi tuvu ūdens izbeigšanai. Un mums var beigties arī datu krātuve.

Dati, dati, visur

Iemesls tam ir neiedomājamais temps, kādā mēs pašlaik veidojam datus. Katru dienu tiek izveidoti aptuveni 2,5 kvintiljoni baitu datu, pateicoties 3,7 miljardiem cilvēku, kuri tagad izmanto internetu. Tikai pēdējo divu gadu laikā ir izveidoti prātam neaptverami 90 procenti pasaules datu. Pieaugot lietu internetam pieslēgto viedierīču skaitam, šis skaitlis ievērojami palielināsies.

"Kad mēs domājam par mākoņkrātuvi, mēs domājam par šiem bezgalīgajiem datu krātuvēm," Hyunjun Park, datu uzglabāšanas uzņēmuma izpilddirektors un līdzdibinātājs. Katalogs, stāstīja Digital Trends. "Bet mākonis patiesībā ir tikai kāda cita dators. Lielākā daļa cilvēku neapzinās, ka mēs ģenerējam tik daudz datu, ka temps, kādā to ģenerējam, ievērojami pārsniedz mūsu spēju tos visus uzglabāt. Tuvākajā nākotnē mums būs milzīga plaisa starp noderīgajiem datiem, ko mēs ģenerējam, un to, kā mēs varam tos uzglabāt, izmantojot parastos datu nesējus.

Tā kā mākoņkrātuvju uzņēmumi ir aizņemti, veidojot jaunus datu centrus un paplašinot esošos, ir grūti noteikt, kad mums varētu beigties datu krātuves jauda. Nav filmas stila atpakaļskaitīšanas pulksteņa. Tomēr, saskaņā ar Parka teikto, jau 2025. gadā cilvēce, iespējams, ir saražojusi vairāk nekā 160 cetabaitus datu. (Zetabaits, ja jums rodas jautājums, ir triljons gigabaitu.) Cik daudz no tā mēs varēsim uzglabāt? Apmēram 12,5 procenti no tā, norāda Parks.

Skaidrs, ka kaut kas ir jādara.

Vai DNS ir atbilde?

Šeit attēlā parādās Parks un MIT zinātnieks un līdzdibinātājs Nataniels Rokets. Viņu starta uzņēmums Catalog ir izstrādājis tehnoloģiju, kas, viņuprāt, varētu pārveidot datu glabāšanu, kā mēs to zinām; ļaujot, vai tā viņi apgalvo, visiem pasaules datiem ērti ietilptu mēteļu skapja izmēra telpā.

Kataloga risinājums? Kodējot datus DNS. Tas varētu izklausīties pēc Maikla Krihtona romāna sižeta, taču viņu mērogojamais un pieejamais risinājums ir nopietns, un līdz šim saņēma 9 miljonus ASV dolāru riska finansēšanā, kā arī Stenfordas un Hārvardas vadošo profesoru atbalstu Universitātes.

"Jautājums, ko man bieži uzdod, ir: "Kāda DNS mēs izmantojam?" Parks smējās. "Cilvēki baidās, ka mēs atņemam DNS no cilvēkiem un pārvēršam tos par mutantiem vai tamlīdzīgām lietām."

Tas nav, mums vajadzētu skaidri pateikt, ko Katalogs dara. DNS, kurā uzņēmums kodē datus, ir sintētisks polimērs. Tas nav kaut kas no bioloģiskas izcelsmes, un bāzes pāru sērija, kurā tiek kodēti dati, kā vieninieku un nulles, nav kods nekam dzīvam. Bet galaprodukts tomēr bioloģiski neatšķiras no tā, ko jūs varētu atrast dzīvā šūnā.

Ideja par DNS kā potenciālu uzglabāšanas metodi tiek spekulēta jau vairākus gadu desmitus, kopš Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks atklāja dubulto spirāli 1953. gadā. Tomēr līdz šim ir bijuši vairāki sastrēgumi, kas neļāva tai dzīvot atbilstoši milzīgs potenciāls kā skaitļošanas datu uzglabāšanas risinājums.

Tradicionālā domāšana par DNS balstītu datu glabāšanu, kas vērsta uz jaunu DNS molekulu sintēzi; bitu secības kartēšana ar DNS četru bāzu pāru secību un pietiekami daudz molekulu izveidošana, lai attēlotu visus skaitļus, kurus vēlaties saglabāt. Problēma ir tā, ka šis process ir lēns un dārgs, kas gan ir ievērojamas vājās vietas datu glabāšanā.

Kataloga pieeja ir balstīta uz sintēzes procesa atsaisti no kodēšanas procesa. Būtībā uzņēmums ģenerē milzīgu skaitu tikai dažu dažādu molekulu (padarot to daudz lētāku) un pēc tam kodē informāciju, ģenerējot milzīgu daudzveidību no iepriekš sagatavotajām molekulām.

Kā analoģiju Catalog salīdzināja iepriekšējo pieeju pielāgotu cieto disku ražošanai ar visiem jūsu datiem. Dažādu datu glabāšana nozīmē pilnīgi jauna cietā diska izveidi no paša sākuma. Viņu pieeja, pēc viņu domām, ir līdzīga tukšu cieto disku masveida ražošanai un pēc tam to aizpildīšanai ar kodētu informāciju, kad un kad tas ir nepieciešams.

Tas viss attiecas uz krātuvi

Visa šī aizraujošā daļa ir prātam neaptveramais datu apjoms, ko tas var uzglabāt. Kā koncepcijas pierādījumu Katalogs ir izmantojis savu tehnoloģiju, lai kodētu tādas grāmatas kā Ceļvedis stopotājiem galaktikā DNS. Bet tas nav nekas, salīdzinot ar iespējām.

"Ja salīdzina ābolus ar āboliem, to gabaliņu daudzums, ko varat uzglabāt vienā un tajā pašā apjomā, ir aptuveni 1 miljons reižu lielāks par cietvielu disku informācijas blīvumu," sacīja Parks. "Lai ko jūs varētu uzglabāt zibatmiņas diskā, jūs varētu uzglabāt 1 miljonu reižu tādā pašā apjomā, ja to darāt DNS."

Tomēr salīdzinājums ar cietvielu diskdziņiem nav precīzs. DNS, iespējams, spēj uzglabāt daudz vairāk informācijas tajā pašā apjomā, taču tai nav tūlītējas piekļuves, piemēram, USB savienotam zibatmiņas diskam. Kataloga pieeja pārveido datus par cietu sintētiskā polimēra granulu.

Lai piekļūtu jūsu datiem, zinātniekiem būs jāņem minētā granula, jārehidrē tā, pievienojot ūdeni, un pēc tam jānolasa, izmantojot DNS sekvencētāju. Tas nodrošina DNS bāzes pārus, kurus savukārt var izmantot, lai aprēķinātu vieniniekus un nulles, kas atkārtoti apkopo jūsu datus. No sākuma līdz beigām process prasīs vismaz vairākas stundas.

Šī iemesla dēļ Katalogs sākotnēji ir vērsts uz tirgu, kas pieradis pie šāda veida aizkavēšanās: arhivēšanas tirgum. Šāda veida dati pašlaik tiek glabāti tādos formātos kā magnētiskā lente, ko izmanto uzskaitei tāda veida informāciju, kuru, iespējams, cerat, ka jums nebūs atkārtoti jāapmeklē, taču tā joprojām ir ļoti svarīga uz. (Iedomājieties jūsu ledusskapja garantijas korporatīvo ekvivalentu.)

Bet vai ir kāds brīdis, kad tas būs svarīgi vidusmēra lietotājam? Galu galā, kā mēs norādījām šī raksta sākumā, lielākā daļa no mums nemaz tik daudz nedomā par saviem datiem un to glabāšanas vietu. Vai tas ir uz magnētiskās lentes? Vai tas ir cietvielu krātuvē? Mēs neiebilstam, kamēr tas ir tur, kad mums tas ir nepieciešams.

Tā kā informācijas izgūšanai nepieciešams daudz laika, maz ticams, ka kādreiz pienāks brīdis, kad Piemēram, jūsu Google Cloud informācija tiek glabāta milzīgās DNS tvertnēs vai kā marmoram līdzīgu granulu sērija Mountain. Skats, Kalifornija Ja Katalogs spēs pierādīt savu koncepciju uzņēmumiem, šī, visticamāk, būs ilgtermiņa uzglabāšanas iespēja, savukārt īstermiņa dati izpaužas citās formās.

Iedomājieties iespējas

Tomēr ir aizraujošas zinātniskās fantastikas iespējas. "Iedomājieties zemādas granulu, kurā ir visi jūsu veselības dati, visi jūsu MRA skenējumi, jūsu asins analīzes, jūsu zobārsta rentgena attēli," sacīja Parks. “Jūs vienmēr vēlaties, lai šie dati jums būtu ļoti pieejami, taču jūs ne vienmēr vēlaties, lai tie būtu kaut kur mākonī vai nenodrošinātā serverī slimnīcā. Ja jums tas būtu DNS veidā, jūs varētu fiziski kontrolēt šos datus un piekļuvi tiem, vienlaikus nodrošinot, ka tiem var piekļūt tikai pilnvaroti ārsti.

Galu galā, kā viņš norāda, mūsdienās visās slimnīcās ir DNS sekvenceri. "Es nesaku, ka mēs to cenšamies šobrīd, bet tā ir iespējama nākotne," viņš teica.

Paziņojuši pasaulei par savu jauno uzņēmumu, Catalog tagad koncentrējas uz dažu izmēģinājuma projektu veikšanu, lai parādītu, kā šo tehnoloģiju var efektīvi izmantot. "Tie nav zinātniski izaicinājumi, kas mums jāatrisina, bet gan mehāniskās optimizācijas problēmas," viņš atzīmēja.

Pēc viņa paša atziņas, viņš ir ienācis šajā jomā, jo tas izklausījās kā forša tehnoloģiska pieeja lielam problēma, Parks tagad ir pārliecināts, ka DNS datu glabāšana var izrādīties viena no svarīgākajām mūsu tehnoloģijām laiks.

Velns, kad runa ir par iespēju arhivēt cilvēces vēsturi, kā mēs to zinām, ir grūti nepiekrist. "Tas ir par mūsu dzīvesveida saglabāšanu, kādu mēs to zinām," viņš paskaidroja.

Redaktoru ieteikumi

• Vai vecās skolas magnētiskās lentes ir nākotnes datu nesējs?
• Ķīna vēlas izmantot pretrunīgi vērtēto DNS analīzi, lai uzminētu noziedznieku sejas
• Šis biotehnoloģiju jaunuzņēmums vēlas ievietot jūsu DNS glabātavā uz Mēness
• Caltech zinātnieki izmantoja DNS, lai spēlētu pasaulē mazāko tic-tac-toe spēli
• Precīzijas medicīna ir atkarīga no DNS, taču jūsu spļaušana joprojām rada riskus