Gdy skończy nam się miejsce do przechowywania cyfrowych danych, będziemy korzystać z DNA

W świecie obserwuje się niedobór wolnego miejsca do przechowywania danych cyfrowych. Ten problem istnieje od kilku lat, jednak zwykli ludzie mało o niej kiedykolwiek zastanawialiście się. Nie tak dawno temu był czas, kiedy wolne miejsce do zapisu danych cyfrowych ograniczał pojemności dysku twardego komputera. Po osiągnięciu limitu albo szli za nowym dyskiem twardym, albo nagrywali wszystko na nośniki optyczne. Kiedy kończyły się i oni, my po prostu usunięto stare dane i nagrywali nowe. Ale są tacy, którzy nigdy nie usuwa dane.

Na Przykład, tego nie robią wiele firm, zwłaszcza tych, których zakres działalności i wartość завит od tej informacji cyfrowej, którą oni posiadają. Czasy się zmieniają. Technologie rozwijają się. Teraz informacje te nie są usuwane, ona przenosi się do "chmury". Nawiasem mówiąc, termin "chmura" bardzo эфемерен i nie odzwierciedla rzeczywistej fizyczne zjawisko naturalne. Po prostu wydawała się bardzo wygodne i piękne, i zostawili. Gdzie przechowywane są dane? To nie ma znaczenia, przynajmniej do momentu, gdy możemy w każdej chwili uzyskać do niego dostęp. Wysoka czy jest prawdopodobieństwo, że u nas w końcu skończy się miejsce w chmurze? Nikt o tym nie myśli. Dopóki płacisz abonament – wszystko w porządku. Mało miejsca? Wybierasz nowy plan taryfowy i dostajesz jeszcze więcej miejsca dla swojej informacji.

Taka разбалованность doprowadziła do tego, że ludziom było trudno nawet sobie wyobrazić, że pewnego dnia może skończyć się wolne miejsce do przechowywania danych cyfrowych. Jak wcześniej trudno było sobie wyobrazić, że na Ziemi prędzej czy później może się skończy, słodka woda, której zapasy są uzupełniane dzięki jej obiegu w przyrodzie. Ale to jest rzeczywistość. W 2018 roku zapasy wody w cape Town (republika Południowej Afryki) szybko zbliżyły się do jego całkowitego wyczerpania. A my, ludzie, nie задумывающиеся o tym, szybko zbliżamy się do małej ilości wolnego miejsca do przechowywania danych cyfrowych.

Dane, dane, wokół same dane

Głównym powodem wyczerpania wolnego miejsca oczywiście wiąże się z tymi wskaźnikami, z których produkujemy nowe dane. Każdego dnia na całym świecie, dzięki 3,7 miliarda użytkowników Internetu generowane około 2,5 квинтиллиона bajtów informacji. Wśród wszystkich dostępnych dziś danych cyfrowych 90 procent powstało tylko za ostatnie dwa lata. A wraz ze wzrostem liczby używanych inteligentnych urządzeń łączących się do sieci World wide web (sam «Internet rzeczy»), te liczby w najbliższym czasie wzrosną jeszcze bardziej.

"Mówiąc o chmurze, ludzie często zakładają istnienie pewnego nieskończonego wolnego miejsca do przechowywania informacji", — mówi portalowi Digital Trends Hyun Joon Park, szef i współzałożyciel Catalog, firmy przechowywania danych.

"Jednak chmura – to ten sam komputer, na którym przechowywane są twoje dane. Ludzie po prostu nie zdają sobie sprawy z tego, że na świecie są generowane w ten sposób wiele danych cyfrowych, że tempo, z których produkowane są znacznie przewyższa nasze możliwości to wszystko zapisywać. W niedalekiej przyszłości będziemy mieli ogromny rozdźwięk między ilością przydatnych danych i możliwością zapisywania ich z wykorzystaniem tradycyjnych nośników".

Ponieważ firmy zajmujące się przechowywaniem danych w chmurze ciągle zajęty budową nowych centrów lub rozbudowa już istniejących, bardzo trudno jest przewidzieć, kiedy możemy naprawdę stracimy całego wolnego miejsca. Jednak według tego samego Parku, już do 2025 roku ludzkość w całości może wygenerować ponad 160 зеттабайтов informacji cyfrowej (зеттабайт, dla tych, którzy nie wiedzą, to bilion gigabajtów). Jak wiele z tej ilości będziemy mogli realnie zapisać? Około 12,5 proc., mówi Park.

To pytanie na pewno wymaga rozwiązania.

Może to odpowiedzią jest DNA?

Tak uważają Park, Nathaniel Rocket, a także ich koledzy z Massachusetts institute of technology. Razem założyli firmę Catalog, w murach której została opracowana technologia, która zdaniem jej twórców zmienić nasze wyobrażenie o tym, jak w niedalekiej przyszłości będą przechowywane wszystkie nasze dane cyfrowe. Ich zdaniem, raczej wniosek, w najbliższym czasie dane cyfrowe z całego świata będzie można zmieścić na powierzchni nie więcej szafy dla odzieży.

Firma Catalog oferuje jako odpowiedniego rozwiązania do kodowania danych w DNA. Brzmi to wszystko jak jedna ze scen amerykańskiego pisarza science fiction Michael Крайтона, ale proponowane przez nich skalowalne i ekonomiczne rozwiązanie dość realistycznie, a nawet przyciąga 9 milionów dolarów finansowania kapitału podwyższonego ryzyka, a także wsparcie wiodących profesorów ze Stanford i Harvard uniwersytetów.

"często zadaje Mi się pytanie: czyje DNA używamy? Ludzie jakby uważają, że bierzemy DNA jakiegoś człowieka i uczeni ich w mutantów lub coś w tym guście", — śmieje się Park.

Ale to nie jest to, czym zajmuje się firma Catalog. DNA, który wykorzystuje Catalog do kodowania danych stanowi syntetyczny polimer. Ona nie jest pochodzenia biologicznego i nie jest oparta na parach azotowych podstaw, w których zapisywana jest informacja. Seria z zer i jedynek, który jest zapisywany w polimer tak samo nie może być kodem czego żywego. Jednak na wyjściu otrzymywany produkt biologicznie praktycznie nie do odróżnienia od tego, co zwykliśmy spotykać w żywej komórce.

Pomysł o tym, że DNA można traktować jako alternatywne narzędzia do przechowywania informacji cyfrowych powstało jeszcze kilka lat temu. Faktycznie, gdyJames Watson i Francis Crick tylko doszli do modelu struktury DNA w 1953 roku. Jednak do tej pory szereg istotnych ograniczeń nie pozwalał zobaczyć ogromny potencjał wykorzystania DNA jako środek przechowywania informacji cyfrowych, nie mówiąc już o tym, jak to wszystko zrealizować w rzeczywistości.

W widoku normalnym metoda przechowywania informacji za pomocą DNA koncentruje się wokół syntezy nowych cząsteczek DNA; dopasowywania sekwencji bitów informacji z sekwencjami czterech par DNA, a także produkcją wystarczającej ilości cząsteczek, które będą reprezentować wszystkie liczby, które chcesz zachować. Problem z tej metody jest wysoki koszt oraz powolność procesu. Ponadto, istnieje wiele ograniczeń, związanych właśnie z przechowywaniem tych danych.

Podejście firmy Catalog oferuje wyłączenie procesu syntezy cząsteczek od procesu ich kodowania. Jeśli chodzi o meritum, firma najpierw produkuje ogromną ilość tylko pewnych cząsteczek (co znacznie niższe produkcja), a następnie koduje w nich informacji poprzez wykorzystanie różnorodności gotowych cząsteczek.

Jako analogię Catalog porównuje poprzedni podejście z produkcją własnych dysków twardych z już wstępnie zapisanych na niej informacji. Nagrywanie nowych informacji w takim przypadku oznacza to konieczność tworzenia nowego dysku twardego od podstaw. Nowy podejście zaproponowane przez Catalog, można porównać z masową produkcją pustych dysków twardych i nagrywania na nich w razie potrzeby nowej zakodowanej informacji.

chodzi o sposobie przechowywania

Taki Urok tego wszystkiego polega na tym, jak ogromna ilość danych można przechowywać na bardzo zwartej powierzchni. Jako demonstracji Catalog wykorzystuje technologię kodowania w DNA różnych fantastycznych książek. Na przykład, cały cykl powieści "Autostopem przez galaktykę". Ale to wszystko drobiazgi przed otwierającymi się możliwościami.

"Jeśli porównywać porównywalne wielkości, to liczba bitów, które można zapisać za pomocą DNA będzie milion razy powyżej tego, co proponuje się tymi samymi dyskami ssd. Weźmy na przykład wymiary zwykłej pamięci usb. Podczas korzystania z DNA-metody zapisywania informacji można nagrać na urządzenie wielkości z tego pendrive 'a milion razy więcej informacji niż na zwykły pendrive".

Porównaj z dyskami ssd, jak podkreślają twórcy, mimo wszystko nie do końca precyzyjne. DNA pozwala na przechowywanie w сравнимом zakresie znacznie więcej informacji, jednak technologia nie pozwala nam się do niej natychmiastowy dostęp, jak np. w przypadku z tymi samymi pamięciami USB. Technologia Catalog przekształca informacje twarda fizyczny pellet (osadu) z syntetycznego polimeru.

W Celu uzyskania dostępu do tych informacji, należy wziąć zakodowany syntetyczna guma pellet, регидратировать go za pomocą wody, a następnie "odczytać" z pomocą секвенатора DNA. W ramach procesu można wyróżnić podstawowe pary DNA, które następnie można użyć do obliczenia liczby zer i jedynek, które tworzą informacje. Od początku do końca, ten proces może potrwać co najmniej kilka godzin.

Z tego powodu technologia ta skupia się przede wszystkim na rynek archiwizacji, gdzie nie jest wymagane szybki dostęp do informacji. Zwykle w tym przypadku odnosi się do danych, które nie są używane lub są bardzo rzadko używane po nagraniu, ale przy tym jest niezwykle ważne dla zachowania. Powiedzmy, że jak twoja gwarancja na lodówkę, tylko w skali korporacyjnej znaczenie.

Na jakie korzyści to przyniesie zwykłym użytkownikom? Na początku artykułu mówiliśmy o tym, że większość z nas nie myśli o tym, co się dzieje i gdzie jest nasze informacje. Na nośnikach ssd? Niech choć na magnetycznej taśmie. Nas to nie interesuje, dopóki mamy do niej dostęp w każdej chwili.

Ze względu na czas trwania procesu przywracania danych wątpię, czy kiedykolwiek dojdziemy do poziomu, gdy jakiś Google Cloud lub Yandex.Dysk będzie przechowywać nasze dane w gigantycznych zbiornikach z DNA. Jeśli ta sama technologia Catalog potwierdzi swoją skuteczność, to najprawdopodobniej znajdzie swoją niszę w dziedzinach, w których stosuje się podejście długoterminowego przechowywania informacji. Co do krótkoterminowego metody przechowywania informacji, gdzie obecnie stosowane są jako dyski twarde i dyski ssd, to musimy polegać na inne metody.

Przedstawiając perspektywy

W tej probówce znajdują się miliony kopii danych zakodowanych w DNA

Jednak i tutaj można zobaczyć praktycznie naukowo-fantastyczne możliwości.

"Wyobraź sobie, że w wszczepionym pod skórę tabletka zawiera wszystkie informacje na temat zdrowia: dane o swojej rezonansu magnetycznego angiografii, informacje o swojej grupie krwi, rtg dla lekarza stomatologa", — mówi Park.

"Czy na pewno chcesz, aby wszystkie te dane były zawsze dla ciebie dostępne, ale przy tym nie chcesz przechowywać je gdzieś w "chmurze" lub na jakiejś skalnej chorobowym serwerze. Mając zawsze przy sobie te dane w postaci DNA, można fizycznie nimi zarządzać, otrzymywać w razie potrzeby dostęp, ograniczać go do wszystkich innych i otworzyć go bezpośrednio do leczenia lekarzy".

"Praktycznie w każdej nowoczesnej szpitalu jest sequenzer DNA. Nie mówię, że możemy realizować właśnie teraz taki cel użyciatej technologii, ale w przyszłości to może być całkiem możliwe" — mówi deweloper.

Obecnie Catalog zajmuje się eksperymentalnymi projektami skierowanymi na pokaz skuteczności opracowanej przez nich technologii.

"Jakichś trudnych naukowych trudności przed nami nie stoi, chodzi teraz raczej chodzi o zadaniach optymalizacji procesów mechanicznych", — powiedział Park.

Według własnego uznania Parku, postanowił połączyć zająć się badaniem sposobów przechowywania danych za pomocą DNA tylko dlatego, że wydało mu się to bardzo strome technologicznym i innowacyjnym podejściem do rozwiązywania istniejących ogromny problem. Teraz, zdaniem specjalisty, technologia ta może stać się jedną z najważniejszych technologii naszych czasów.