Kaj je shranjevanje podatkov DNK? Je to prihodnost skladiščenja?

Skozi desetletja se je tehnologija shranjevanja razvijala in izboljševala. Preselil se je s CD-jev in disket na trde in SSD pogone. Še vedno pa imamo težavo: količina pomnilnika, ki je na voljo in se proizvaja, ne more obvladati podatkov, ki jih nenehno proizvajamo.

Bi torej shranjevanje DNK rešilo problem? Ali je mogoče podatke shraniti v DNK?

Kaj je shranjevanje podatkov DNK?

Shranjevanje podatkov DNK je postopek uporabe molekul DNK kot medija za shranjevanje. Za razliko od optičnih in magnetnih oblik tehnologij za shranjevanje, ki so danes prisotne, podatki DNK ne bodo shranjeni v binarnih števkah (tj. 1s in 0s). Namesto tega bi jih kodirali v nukleotidne baze DNK (A, C, G, T) in shranili. Ti sklopi se nato po potrebi pretvorijo v binarne števke.

Trenutno obstaja več kot 11 bilijonov gigabajtov podatkov, pri čemer se vsak dan doda vsaj 2,5 milijona gigabajtov več. Mediji za shranjevanje podatkov, ki so na voljo na svetu, ne morejo dohiteti tega velikega povečanja. Shranjevanje DNK je ena od rešitev tega problema shranjevanja.

Kako deluje shranjevanje podatkov DNK?

DNK pomeni deoksiribonukleinsko kislino. Je kompleksna organska molekula, ki nosi genetske informacije živega bitja. Najdemo ga pri vseh ljudeh in shranjuje informacije, kot so barva kože, barva oči, višina in druge fizične in biološke lastnosti.

Spirala DNK ima več in izmeničnih parov štirih edinstvenih baz. To so adenin (A), gvanin (G), citozin (C) in timin (T). Te baze so pritrjene na spiralo DNK v parih, imenovanih bazni pari. Dva bazna para sta adenin-timin in gvanin-citozin.

Podatki so shranjeni v binarnih številkah (1s in 0s) v tradicionalnem računalništva. Pri shranjevanju podatkov DNK štiri nukleotidne baze (A, C, G, T) shranjujejo in kodirajo podatke. Informacije so shranjene v permutacijah treh nukleotidnih baz, imenovanih kodoni.

Shranjevanje DNK obsega tri procese: kodiranje podatkov, njihovo sintetiziranje in shranjevanje ter dekodiranje. Binarne kode, ki vsebujejo informacije, se z algoritmom prevedejo v kode DNK ali kodone. Nato se odložijo v posodo v hladnem in urejenem okolju. Informacije, ki nosijo DNK, je mogoče zamrzniti v raztopini, shraniti kot kapljice ali shraniti na silikonskih čipih.

Znanstveniki si prizadevajo za hitrejše in cenejše branje shranjevanja DNK. Od zdaj naprej je treba podatke, shranjene v DNK, odpeljati v laboratorij, da se dekodirajo v binarne informacije brez napak, kar traja veliko časa.

Zato lahko traja nekaj časa, preden naprave za shranjevanje podatkov DNK postanejo lahko dostopne poceni naprave, ki jih bo uporabljala javnost.

Več raziskav poteka v tehnologiji shranjevanja DNK, ki še ne bo zlahka uničila obstoječih metod shranjevanja. Toda v nekaj letih, ko bo narejenih več raziskav in tehnoloških prebojev, bodo podatki shranjeni v DNK, kar bo reševalo probleme vesolja, varnosti in degradacije.

Kakšna je zmogljivost shranjevanja podatkov DNK?

Shranjevanje podatkov DNK je najprimernejša rešitev za problem pomanjkanja prostora, saj lahko shrani velike količine podatkov v zelo malo prostora. En gram DNK lahko shrani 215 petabajtov podatkov. Petabajt je 1024 terabajtov. Tako lahko en gram DNK shrani približno 220.160 terabajtov.

Primerjajte to s trenutno tehnologijo: en terabajtni trdi disk tehta približno 400 gramov. Torej, če želite shraniti enako količino podatkov, ki jih hrani en gram DNK, potrebujete več kot 88 milijonov gramov trdih diskov.

S temi informacijami raziskovalci pravijo, da se lahko vsi podatki na svetu trenutno spravijo v škatlo za čevlje s pomočjo shranjevanja podatkov DNK.

Kakšne so prednosti shranjevanja podatkov DNK?

Uporaba pomnilnika DNK kot pomnilniškega medija ima številne prednosti pred digitalnim shranjevanjem. Zagotavlja visoko zmogljivost shranjevanja podatkov, bistveno daljšo življenjsko dobo kot druge oblike shranjevanja, kompaktnost, nizko dovzetnost za tehnične in električne okvare ter ponovljivost.

Gostota shranjevanja

Glavna prednost shranjevanja DNK pred drugimi pomnilniškimi mediji je gostota shranjevanja. Čeprav ti shranite svoje podatke na daljavo v oblak ali NAS, so še vedno shranjeni v velikih strežnikih in podatkovnih centrih. Ti podatkovni centri so veliki kot nogometni stadioni in stanejo milijarde dolarjev za izgradnjo in vzdrževanje. Ni enako s shranjevanjem podatkov DNK.

Shranjevanje podatkov DNK vam omogoča shranjevanje ogromnih količin podatkov v zelo kompaktnem prostoru. S tem se zmanjšajo težave s prostorom, stroški vzdrževanja in pomanjkanje opreme za shranjevanje.

Vzdržljivost

Oprema za digitalno shranjevanje, ki je na voljo danes, še zdaleč ni trajna. Vsi so nagnjeni k propadanju in degradaciji. Digitalni razpad je postopna razgradnja podatkov, shranjenih v računalniku, ki vsako leto prizadene milijone ljudi.

DNK ima razpolovno dobo 500 let. Ko so shranjeni v optimalnem in urejenem okolju, so lahko podatki, shranjeni v DNK, na voljo več sto let.

Ponovljivost

Zaradi poslabšanja podatkov je treba podatke v podatkovnih centrih po določenem času kopirati in prenesti na drugo strojno opremo, da se ohranijo shranjene informacije. Ta postopek je pogosto težaven.

Podatke, shranjene v DNK, je mogoče enostavno replicirati. Ena metoda, ki so jo preizkusili znanstveniki, je vstavljanje DNK s shranjenimi informacijami v bakterijo. Ta bakterija se nato razmnožuje—sam—druge generacije bakterij, ki imajo enake informacije, shranjene v prvi DNK, brez napak ali izgube.

Ali je shranjevanje podatkov DNK prihodnost shranjevanja?

Čisto odkrito, ja. Shranjevanje podatkov DNK zagotovo odkljuka vse rešitve za današnje težave s shranjevanjem. Danes ga uporabljajo že podjetja, ki želijo ohraniti obsežne arhive informacij, do katerih ni treba redno dostopati.

Na žalost bo minilo kar nekaj časa, preden bo shranjevanje DNK običajna in cenovno dostopna možnost shranjevanja, ki je na voljo javnosti. Medtem moramo skrbno izbrati najboljši format shranjevanja za dolgoročno shranjevanje podatkov.

Trdi diski, SSD-ji, bliskovni pogoni: kako dolgo bodo zdržali vaši mediji za shranjevanje?

Preberite Naprej

O avtorju