DNA Geleceğin Sabit Diskidir

İnsanlık bir şeyler yaratmada harikadır, ancak türümüzün neredeyse her şeyden daha fazlasını yarattığı bir şey var: bilgi.

2013 yılında yapılan bir çalışma, dünyadaki tüm verilerin yüzde 90'ının önceki iki yılda üretildiği sonucuna vardı, ancak bu miktar son yıllara kıyasla hala küçük görünüyor. 2017 yılında 26 zettabayt (bir zettabayt = bir milyar terabayt) veri oluşturuldu; bu, 2010-2013 yıllarında oluşturulan her şeyin toplamından daha fazla.

Bir göre 2019 yılında yayınlanan raporInstagram'da her gün 95 milyon fotoğraf ve video paylaşıyor, Twitter'da 500 milyon tweet atıyor ve 294 milyar e-posta gönderiyoruz. İnternet ruhani gibi görünse de, tüm bu verilerin fiziksel olarak dünyanın her yerindeki sabit disklerde ve sunucularda saklanması gerekiyor. Sorun şu ki, bu geleneksel veri depolama araçları muhtemelen önümüzdeki on yılda beklenen veri akışına ayak uyduramayacak.

Çözüm nedir? Geleceğin sabit diski aslında çok eski bir şey olabilir, bunu okuyan her insanın içinde olan bir şey: DNA.

Doğanın kullanım kılavuzu

Deoksiribonükleik asit veya DNA, bir organizmanın nasıl gelişeceğini belirleyen moleküldür. Bir DNA molekülü dört nitrojen bazı içerir: adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C) ve dizi Bu bazların her biri hücrelerin nasıl gelişmesi gerektiğine dair talimatlar oluşturarak saç ve göz rengi, boy gibi şeyleri etkiler. Açık. DNA aslında bir vücut inşa etmenin kullanım kılavuzudur.

DNA ayrıca şaşırtıcı miktarda bilgi de tutabilir: Tek bir gramda 215 petabayt (1 petabayt yaklaşık 100 milyon gigabayttır) veri. Uzun ömürlülüğü de bir o kadar etkileyici. Manyetik bant ve flash bellek gibi geleneksel ortamlar, tekrarlanan kullanım ya da zaman nedeniyle bozulma eğilimindedir. DNA da bozunur, ancak çok daha yavaş bir hızda: Saklama koşullarına bağlı olarak binlerce, hatta onbinlerce yıl dayanabilir.

O halde araştırmacıların doğanın depolama sistemini dünyanın aralıksız bilgi akışı için bir araç olarak görmesi sürpriz değil.

DNA tabanlı depolama için bir platform oluşturan Catalog'un CEO'su Hyunjun Park, "Neredeyse tam bir döngüye giriyor" diyor. "Bu ortamı geliştirmek için ilham almak üzere doğaya geri dönüyoruz."

Katalog, giderek büyüyen dosyaları barındırabilecek DNA tabanlı bir depolama platformu kuran, bu teknolojinin en ileri noktasındaki şirketlerden biridir. 5G, yüksek çözünürlüklü çağ.

Kabus gibi bir fiyata muhteşem potansiyel

Verilerin DNA üzerinde saklanması fikri 60'lı yıllarda Sovyet bilim adamı Mikhail Neiman tarafından önerildi. O günden bu yana geçen on yıllarda araştırmacılar bunu gerçekten yapma konusunda büyük ilerlemeler kaydetti, ancak önemli engeller de vardı.

Park şöyle açıklıyor: "Bu teknolojinin genel kullanıma girmesini engelleyen darboğaz, çok fazla bilgiyi depolamanın gerçekten pahalı ve yavaş olmasıydı."

Buna göre 2018'de yayınlanan bir çalışmaO zamanın en uygun maliyetli DNA depolama tekniği, verileri yazmak için MB başına yaklaşık 3.500 ABD Doları ve okumak için MB başına 1.000 ABD Doları tutarındadır; bu nedenle, katı hal sürücünüzü henüz kullanımdan kaldırmayın.

Katalog, bir matbaayla karşılaştırılabilecek bir şey yaratarak DNA depolama maliyetini düşürmeyi amaçlıyor. hızlı bir şekilde yazdırmak için mürekkeple kaplanmış değiştirilebilir harf bloklarını kullanan devrim niteliğindeki cihaz sayfalar.

Park şöyle açıklıyor: "Daha önce yapıldığı gibi, DNA bazları -ATCG- 1'ler ve 0'lardan oluşan herhangi bir uzun diziyi temsil etmek için kullanılabilirdi, çünkü yazmaya çalıştığınız veri bu. Ancak bu yaklaşımdaki sorun, eklediğiniz her baz çiftinin bir maliyetinin olması ve zaman almasıdır."

Catalog'un matbaa yönteminde, ahşap bloklar "önceden sentezlediğimiz, ancak büyük miktarlarda DNA molekülü bloklarıdır. DNA dünyasında," diye açıklıyor, "sadece birkaç farklı molekülden büyük miktarlarda - örneğin 100 civarında - sentezlemeye çalışıyorsanız, bu gerçekten ucuz ve yapılması kolaydır.

"Fakat eğer bir milyon farklı molekülden çok küçük miktarlarda sentezlemeye çalışıyorsanız," diye devam ediyor, "bu gerçekten pahalı ve yavaştır. Büyük miktarlarda yaptığımız bu daha büyük blokları alıyoruz ve bunları kendi geliştirdiğimiz yazıcıyı kullanarak düzenliyoruz. farklı kombinasyonlar oluşturur ve bunları birbirine bağlarız, böylece çok çeşitli farklı moleküller elde ederiz ve bunları farklı olarak adlandırabiliriz. bilgi için.”

Doğa yoluyla daha iyi bir bilgisayar oluşturmak

DNA'nın depolama yetenekleri ilgi çekici olsa da Park aynı zamanda bilgi işlem potansiyeli konusunda da heyecan duyuyor. Yıllar boyunca bilgisayarlar, aşağı yukarı her iki yılda bir bilgisayar çipine sığan transistör sayısını iki katına çıkarabileceğimizi belirten Moore Yasasının belirlediği yolu izledi. Ancak bugünlerde bilgisayar çipleri o kadar küçüldü ki, oraya daha fazla transistör sıkıştırmaya devam edebilmemiz giderek daha düşük bir ihtimal haline geliyor. Esasen, Moore Yasası öldüya da en azından bir bakımevinde.

Ancak insanlığın giderek daha büyük bilgisayarlara olan ihtiyacı canlıdır ve bu nedenle araştırmacılar yeni bilgisayar türleri geliştirmek için yarışmaktadırlar (kuantum bilgisayarlar, Örneğin). DNA tabanlı bir bilgisayar bir olasılıktır.

Park, "DNA'da veriye sahip olduğunuzda, bu veri üzerinde hesaplama yapmak için enzimleri ve diğer DNA moleküllerini kullanabileceğimizi düşünüyoruz" diyor ve ekliyor: "Ve bu, söz konusu veriler üzerinde hesaplama yapmanın son derece verimli, son derece paralel bir yoludur. Bu, tüm günlük uygulamalar veya tüm hesaplama sorunları için değil, bir dizi Toplum için giderek daha önemli hale gelen sorunlara çözüm bulmak için DNA'nın harika bir yol olacağını düşünüyoruz. BT."

Park, DNA bilgisayarlarının çok miktarda veriye sahip olduğunuz problemler için çok uygun olacağını ancak yapmanız gereken hesaplamaların çok karmaşık olmadığını söylüyor. Örnek olarak, birisinin exabyte'larca nüfus sayımı verisini taramasının gerektiği bir senaryoyu hayal ediyor.

"Tüm bunları aynı anda hızlı bir şekilde araştırıp insanların adlarını bulmak istiyorsunuz. belirli bir yaş aralığı veya gelir aralığı veya coğrafi bölge gibi belirli bir dizi kriteri karşılayan" diyor. "Bunu geleneksel bir bilgisayarda yapabilmek ve onlarca yıldır topladığınız tüm eksabaytları tarayabilmek için, manyetik bandı tekrar okumanız gerekirdi. soğuk depoda duran… sonra belleğe sığan bloklar halinde ve ardından işlem birimine uyan bloklar halinde hesaplayın ve bunu seri olarak yapın biçim. Eğer DNA'da varsa, DNA'nın bilgi yoğunluğu nedeniyle hacmi gerçekten küçük olacaktır. ve böylece aradığınız özelliğe bağlanan birkaç sondayı bırakacaksınız için."

Ufukta bir devrim

Peki mevcut ekipmanınızı atıp yerine biyo-organik bilgisayar parçaları koymaya ne zaman hazırlanmalısınız? Muhtemelen yakın zamanda değil.

Park, "Öngörülebilir gelecekte dijital verileri DNA'ya dönüştürdüğünüz yazma sürecinin özel tesislerde gerçekleşeceğini düşünüyorum" diyor. DNA verileri tesisler, insanların geleneksel bir sunucu gibi erişebileceği DNA tabanlı verileri barındıracak, ancak kendisi, insanların test sırasında verilerinin kopyalarını alabileceklerini öne sürüyor tüpler.

Şimdilik, DNA tabanlı depolama ve bilgi işlemin günlük yaşamın gözle görülür bir parçası olması muhtemel değil, ancak insanlığın büyük resim görüşü üzerinde büyük bir etkisi olabilecek bir şey.