Diskussion: Wird die DNA-Speicherung massiv?

    DNA-Speicher sind noch nicht bereit für die Massen, aber einige Experten glauben, dass sich die Situation in naher Zukunft ändern wird. Immer mehr Unternehmen beschäftigen sich mit diesem Thema. Foto Universität Michigan / Flickr / CC BY




    Warum sind DNA-Repositories beteiligt


    Nach den Prognosen von Cambridge Consultants werden die Laufwerke in naher Zukunft nicht mehr mit den sich ändernden Anforderungen an die Speicherung und die Arbeit mit wachsenden Datenmengen in Rechenzentren fertig werden. Eine Reihe von IT-Branchenexperten sind davon überzeugt, dass die Lösung in der Entwicklung alternativer Medien besteht.

    Wenn wir über die Aufzeichnungsdichte sprechen, schätzt das Nature Magazine , dass alle Daten der Welt in einem DNA-Speicher mit einem Gewicht von bis zu einem Kilogramm aufgezeichnet werden können. Die Lebensdauer eines solchen Laufwerks kann (nach verschiedenen Schätzungen) Tausende oder Zehntausende Jahre betragen .

    Ein weiterer Grund, warum Experten die Speicherung von DNA für vielversprechend halten, sind die regelmäßig reduzierten Kosten für die Aufzeichnung von Daten auf diesem Medium. Wenn im Jahr 2002 die Kosten für die Aufzeichnung eines Zeichens in einem Molekül 10 USD betrugen, dann waren es 2016 0,05 USD. Wenn sich dieser Trend im nächsten Jahrzehnt fortsetzt, wird die Technologie eine neue Nische auf dem Datenspeichermarkt eröffnen. Nach einer groben Schätzung kann der Jahresumsatz des DNA-Speichersegments innerhalb der nächsten zehn Jahre Hunderte von Millionen US-Dollar erreichen.

    Wer erstellt DNA-Repositories?


    Aussichten für die Medien ziehen große IT-Unternehmen in Betracht, die den Einsatz in Archiv-Data-Warehouses in Erwägung ziehen. Beispielsweise plant Microsoft , die DNA-Speicherung bis 2020 einzuführen. Es ist bemerkenswert, dass die Spezialisten des Unternehmens es bereits geschafft haben,   200 Megabyte Daten auf künstlichen DNA-Spiralen aufzuzeichnen und eine Schreibgeschwindigkeit von 400 Bytes pro Sekunde zu erreichen. Neue Entwicklungen werden diese Indikatoren verbessern, obwohl es sich bislang um ziemlich umfangreiche Installationen zur Datenspeicherung handelt, die an die Größe alter Kopiergeräte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts erinnern .

    Eine andere DNA-Speicherfirma heißt Catalog. Dieses Startup arbeitet an der Erstellungein modulares Labor von der Größe eines Busses. Es ist sofort mit allem ausgestattet, was für die Synthese von DNA-Molekülen und deren weitere Speicherung notwendig ist. Sie planen, die Installation im Jahr 2021 zu beginnen.

    Auch Biotechniker interessieren sich für Technik. Harvard-Professor George Church sieht das Potenzial in DNA-Repositories . Er und seine Kollegen wollen eine spezielle „biologische“ Kamera entwickeln. Es wird keine elektronischen oder mechanischen Komponenten enthalten und ein Foto oder Video wird direkt in DNA-Molekülen gespeichert.

    Ein weiteres Projekt in diesem Bereich ist SGI-DNA. Team vorgestelltEin DNA-Drucker, dessen Größe mit einem herkömmlichen Bürogerät vergleichbar ist. Das System wird bereits zum Drucken von Molekülen für die biologische und medizinische Forschung eingesetzt. Die Entwickler planen jedoch, einen Drucker zu verwenden, um Informationen in DNA zu kodieren.


    Foto Universität Michigan / Flickr / CC BY

    Rückseite der Münze


    In der IT-Branche gibt es eher vorsichtige Meinungen zu den neuen Medien. Nach einigen Schätzungen wird die Massenverteilung der Technologie mehrere Jahrzehnte dauern.

    Der erste Grund sind die Kosten für die Aufnahme. Obwohl in den letzten Jahren ein Rückgang zu verzeichnen war, ist die Speicherung von Daten in Molekülen immer noch teuer: Das Speichern einer 1-Megabyte-Datei in die DNA kostet etwa 8.000 US-Dollar.

    Der zweite Grund ist die niedrige Schreibgeschwindigkeit. Microsoft und Partnerunternehmen erreicht 400 Bytes pro Sekunde. Laut Unternehmensingenieuren sollte der Durchsatz für die Massenverteilung von Technologie jedoch 100 MB / s betragen.

    Dritter Grund- mögliche Probleme mit der Informationssicherheit. Forscher der University of Washington haben bereits gezeigt, dass Computerviren ohnehin im DNA-Molekül gespeichert werden können. In Zukunft wird dies Angreifern die Möglichkeit geben, Malware in das Netzwerk spezialisierter Labors einzuschleusen und die Speicherung personenbezogener Daten zu gefährden.

    Alternativen zu DNA-Repositories


    Es ist noch zu früh, um über die massive Einführung der DNA-Speicherung zu sprechen. Daher entwickeln einige Unternehmen Alternativen und verbessern vorhandene Technologien. Eines davon ist Magnetband. Es wird seit mehreren Jahrzehnten in Rechenzentren zur Speicherung von Archivdaten eingesetzt. Die Lebensdauer beträgt 30 Jahre. Obwohl dies nicht mit der Haltbarkeit von DNA vergleichbar ist, überholt das Band die Festplatten und Solid-State-Laufwerke in Bezug auf die Speicherdauer. Letztere dienen bis zu zehn Jahren. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Bandes sind die Kosten. Die Kosten für ein Gigabyte Speicher ist nur zwei Cent.

    Aus diesen Gründen wird Tape immer noch von großen IT-Unternehmen, insbesondere von IBM, verwendet. Nach PrognosenVertreter des IT-Riesen werden diese Medien bis mindestens 2030 in Rechenzentren eingesetzt.

    Die zweite Alternative zur DNA-Speicherung sind Nanostrukturen. Beispielsweise haben Ingenieure der Universität Delft 2016 eine Kupferplatte hergestellt, auf deren Oberfläche ein Gitter aus Chloratomen aufgebaut wurde. Durch Ändern der Position der „Löcher“ im Gitter haben die Autoren Bits in Zeichenfolgen codiert. Bis zu zehn Terabyte Daten können auf einem Quadratzentimeter der Oberfläche eines solchen Materials aufgezeichnet werden.

    Eine weitere Nanostrukturtechnologie wird eingeführtChinesische Wissenschaftler im Jahr 2018. Es ist ein Film aus Titandioxid und Silber, der 80-mal dünner ist als ein menschliches Haar. Informationen sind in diesem Fall in Nanopartikeln gespeichert, die ihre Farbe ändern, wenn sie einem Laserstrahl ausgesetzt werden.

    Laut den Machern der Technologie kann ein 10x10 cm großes Filmstück tausendmal mehr Daten speichern als eine DVD-ROM. In diesem Fall erreicht die Schreibgeschwindigkeit auf ein solches Laufwerk ein Gigabyte pro Sekunde.

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