DNA-Repositories sind noch nicht bereit, in die Massen zu gehen, aber einige Experten
glauben, dass sich die Situation in naher Zukunft ändern wird. Immer mehr Unternehmen beschäftigen sich mit diesem Thema.
Foto Universität von Michigan / Flickr / CC BYWarum funktionieren DNA-Repositories?
Nach den
Prognosen von Cambridge Consultants werden Laufwerke in naher Zukunft die sich ändernden Anforderungen an die Speicherung nicht mehr erfüllen und mit wachsenden Datenmengen in Rechenzentren arbeiten. Eine Reihe von Experten der IT-Branche sind davon überzeugt, dass die Lösung darin besteht, alternative Medien zu entwickeln.
Wenn wir über die Aufzeichnungsdichte sprechen,
schätzt das Nature-Magazin
, 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
Zehntausend Jahre erreichen.
Ein weiterer Grund, warum Experten DNA-Speicher für vielversprechend halten, sind die regelmäßig reduzierten Kosten für das Schreiben von Daten auf dieses Medium. Wenn im Jahr 2002 die Kosten für die Aufzeichnung eines Symbols in einem Molekül 10 US-Dollar betrugen, waren es bis 2016 0,05 US-Dollar. Wenn sich dieser Trend im nächsten Jahrzehnt fortsetzt, wird die Technologie eine neue Nische im Datenspeichermarkt eröffnen. Nach einer groben
Schätzung kann der Jahresumsatz des DNA-Speichersegments innerhalb der nächsten zehn Jahre Hunderte Millionen Dollar erreichen.
Wer erstellt DNA-Repositories?
Die Aussichten für die Medien werden von großen IT-Unternehmen angezogen, die die Möglichkeit des Einsatzes in Archiv-Data-Warehouses in Betracht ziehen. Microsoft
plant beispielsweise, den DNA-Speicher bis 2020
zu starten. Es ist bemerkenswert, dass es den Spezialisten des Unternehmens bereits gelungen ist, 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 wir bisher über ziemlich massive Installationen zum Speichern von Daten sprechen müssen, die
an die Größe alter Kopiergeräte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts
erinnern .
Eine andere DNA-Speicherfirma heißt Catalog. Dieses Startup
arbeitet an einem modularen 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 starten.
Auch Bioingenieure interessieren sich für Technologie. Harvard-Professor George Church
sieht das Potenzial in DNA-Repositories. Er und seine Kollegen wollen eine spezielle „biologische“ Kamera entwickeln. Es enthält keine elektronischen oder mechanischen Komponenten und ein Foto oder Video wird direkt in DNA-Molekülen gespeichert.
Ein weiteres Projekt in diesem Bereich ist SGI-DNA. Das Team
stellte einen DNA-Drucker vor, dessen Größe mit einem herkömmlichen Bürogerät vergleichbar ist. Das System wird bereits zum Drucken von Molekülen für die biologische und medizinische Forschung verwendet. Die Entwickler planen jedoch, einen Drucker zu verwenden, um Informationen in DNA zu kodieren.
Foto Universität von Michigan / Flickr / CC BYRückseite der Münze
In der IT-Branche gibt es vorsichtigere Meinungen zu den neuen Medien. Nach
einigen Schätzungen wird die Massenverteilung von Technologie mehrere Jahrzehnte dauern.
Der erste Grund sind die Kosten für die Aufnahme. Obwohl es in den letzten Jahren zurückgegangen ist, ist das Speichern von Daten in Molekülen immer noch teuer: Es dauert ungefähr achttausend Dollar, um eine 1-Megabyte-Datei in DNA zu speichern.
Der zweite Grund ist die niedrige Schreibgeschwindigkeit. Microsoft und seinen Partnern
gelang es, 400 Bytes pro Sekunde
zu erreichen . Laut den Ingenieuren des Unternehmens sollte der Durchsatz für die Massenverteilung von Technologie 100 MB / s betragen.
Der dritte Grund sind mögliche Probleme mit der Informationssicherheit. Forscher der University of Washington haben bereits
gezeigt, dass Computerviren ohnehin im DNA-Molekül gespeichert werden können. Dies wird Angreifern in Zukunft die Möglichkeit geben, Malware in das Netzwerk spezialisierter Labors einzuführen und die Speicherung mit personenbezogenen Daten zu gefährden.
Alternativen zu DNA-Repositories
Es ist noch zu früh, um über die massive Einführung der DNA-Speicherung zu sprechen. Daher entwickeln eine Reihe von Unternehmen Alternativen und verbessern vorhandene Technologien. Eines davon ist Magnetband. Es wird seit mehreren Jahrzehnten in Rechenzentren zum Speichern von Archivdaten verwendet. Die Lebensdauer beträgt
30 Jahre. Obwohl dies nicht mit der Haltbarkeit von DNA vergleichbar ist, überholt das Band die Festplatten und Solid-State-Laufwerke hinsichtlich der Speicherdauer. Letztere dienen bis zu zehn Jahren. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Bandes sind die Kosten. Die Kosten für die Speicherung eines Gigabytes Speicher betragen nur zwei Cent.
Aus diesen Gründen wird Band immer noch von großen IT-Unternehmen verwendet, insbesondere von IBM. Nach den
Prognosen von Vertretern des IT-Riesen werden diese Medien bis mindestens 2030 in Rechenzentren eingesetzt.
Die zweite Alternative zur DNA-Speicherung sind Nanostrukturen. So haben Ingenieure der Universität Delft 2016
eine Kupferplatte geschaffen, auf deren Oberfläche ein Gitter aus Chloratomen aufgebaut wurde. Die Autoren änderten die Position der „Löcher“ im Gitter und codierten Bits in Strings. Auf einem Quadratzentimeter der Oberfläche eines solchen Materials können bis zu zehn Terabyte Daten aufgezeichnet werden.
Eine weitere Technologie im Zusammenhang mit Nanostrukturen wurde 2018
von chinesischen Wissenschaftlern
eingeführt . Es ist ein Film aus Titandioxid und Silber, der 80-mal dünner ist als ein menschliches Haar. Informationen werden in diesem Fall in Nanopartikeln gespeichert, die ihre Farbe ändern, wenn sie einem Laserstrahl ausgesetzt werden.
Laut den Entwicklern der Technologie kann ein 10 x 10 Zentimeter 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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