מהו אחסון נתונים של DNA? האם זה עתיד האחסון?

במהלך עשרות השנים, טכנולוגיית האחסון התפתחה והשתפרה. זה עבר מתקליטורים ותקליטון לכוננים קשיחים וסולידיים. אבל עדיין, יש לנו בעיה: כמות האחסון הזמינה והמיוצר לא יכולה להתמודד עם הנתונים שאנחנו ממשיכים לייצר.

אז האם אחסון DNA יפתור את הבעיה? האם ניתן לאחסן נתונים ב-DNA?

מהו אחסון נתונים של DNA?

אחסון נתוני DNA הוא תהליך השימוש במולקולות DNA כמדיום אחסון. בניגוד לצורות האופטיות והמגנטיות של טכנולוגיות אחסון הקיימות כיום, נתוני DNA לא יאוחסנו בספרות בינאריות (כלומר, 1 ו-0). במקום זאת, הם יקודדו לבסיסי נוקלאוטידים של DNA (A, C, G, T) ויאוחסנו. לאחר מכן, גדילים אלה מומרים לספרות בינאריות בעת הצורך.

נכון לעכשיו, קיימים למעלה מ-11 טריליון גיגה-בייט של נתונים, עם לפחות 2.5 מיליון גיגה-בייט נוספים בכל יום. אמצעי אחסון הנתונים הזמינים בעולם אינם יכולים לעמוד בקצב הגידול האדיר הזה. אחסון DNA הוא אחד הפתרונות לבעיית האחסון הזו.

כיצד פועל אחסון נתוני DNA?

DNA מייצג חומצה דאוקסיריבונוקלאית. זוהי מולקולה אורגנית מורכבת הנושאת מידע גנטי של יצור חי. הוא נמצא בכל בני האדם ומאחסן מידע כמו צבע עור, צבע עיניים, גובה ותכונות פיזיות וביולוגיות אחרות.

לספירלת DNA יש זוגות מרובים ומתחלפים של ארבעה בסיסים ייחודיים. הם אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) ותימין (T). בסיסים אלו מחוברים לספירלת ה-DNA בזוגות, הנקראים זוגות בסיסים. שני זוגות הבסיס הם אדנין-תימין וגואנין-ציטוזין.

הנתונים מאוחסנים בספרות בינאריות (1 ו-0) במחשוב מסורתי. באחסון נתוני DNA, ארבעת בסיסי הנוקלאוטידים (A, C, G, T) מאחסנים ומקודדים נתונים. המידע מאוחסן בתמורות של שלושה בסיסי נוקלאוטידים, הנקראים קודונים.

אחסון DNA כולל שלושה תהליכים: קידוד הנתונים, סינתזה ואחסנתם ופענוחם. קודים בינאריים המכילים מידע מתורגמים לקודי DNA או קודונים באמצעות אלגוריתם. לאחר מכן הם מופקדים במיכל בסביבה קרירה ומווסתת. ניתן להקפיא את המידע הנושא את ה-DNA בתמיסה, לאחסן כטיפות או לאחסן על שבבי סיליקון.

מדענים עובדים על להפוך את הקריאה של אחסון DNA למהירה יותר ולפחות יקרה. נכון לעכשיו, יש לקחת נתונים המאוחסנים ב-DNA למעבדה כדי לפענח אותם למידע בינארי נטול שגיאות, וזה לוקח הרבה זמן.

ככזה, ייתכן שיחלפו זמן מה עד שהתקני אחסון נתוני DNA יהפכו למכשירים זולים וזמינים שהציבור ישתמש בהם.

מחקר נוסף עובר על טכנולוגיית אחסון DNA, והיא לא תפיל בקלות את שיטות האחסון הקיימות עדיין. אבל בעוד כמה שנים, ככל שיהיו פריצות דרך מחקריות וטכנולוגיות נוספות, הנתונים יאוחסנו ב-DNA, ויפתרו את בעיות החלל, האבטחה וההשפלה.

מהי כושר האחסון של אחסון נתוני DNA?

אחסון נתוני DNA הוא הפתרון המועדף לבעיית המחסור באחסון מכיוון שהוא יכול לאחסן כמויות גדולות של נתונים בשטח קטן מאוד. גרם אחד של DNA יכול לאחסן 215 פטה-בייט של נתונים. פטה-בייט הוא 1,024 טרה-בייט. אז גרם אחד של DNA יכול לאחסן בערך 220,160 טרה-בייט.

השווה את זה לטכנולוגיה הנוכחית: כונן דיסק קשיח בגודל טרה-בייט שוקל כ-400 גרם. לכן, כדי לאחסן את כמות הנתונים המקבילה שגרם אחד של DNA שומר, אתה צריך יותר מ-88 מיליון גרם של כוננים קשיחים.

עם המידע הזה, חוקרים אומרים שכל הנתונים בעולם כרגע יכולים להיכנס לקופסת נעליים באמצעות אחסון נתוני DNA.

מהם היתרונות של אחסון נתוני DNA?

שימוש באחסון DNA כאמצעי אחסון מגיע עם יתרונות רבים על פני אחסון דיגיטלי. הוא מספק קיבולת אחסון נתונים גבוהה, תוחלת חיים ארוכה בהרבה מצורות אחסון אחרות, קומפקטיות, רגישות נמוכה לכשלים טכניים וחשמליים, ויכולת שכפול.

צפיפות אחסון

היתרון העיקרי של אחסון DNA על פני אמצעי אחסון אחרים הוא צפיפות האחסון. למרות שאתה אחסן את הנתונים שלך מרחוק בענן או NAS, הם עדיין מאוחסנים בשרתים גדולים ובמרכזי נתונים. מרכזי הנתונים הללו גדולים כמו אצטדיוני כדורגל ועלותם מיליארדי דולרים לבנות ולתחזק אותם. זה לא אותו דבר עם אחסון נתוני DNA.

אחסון נתוני DNA מאפשר לך לאחסן כמויות אדירות של נתונים בחלל קומפקטי מאוד. מכאן, צמצום בעיות השטח, הוצאות התחזוקה והמחסור בציוד אחסון.

עֲמִידוּת

ציוד האחסון הדיגיטלי שיש היום רחוק מלהיות עמיד. כולם מועדים לריקבון והשפלה. דעיכה דיגיטלית היא פירוק הדרגתי של נתונים המאוחסנים במחשב, המשפיע על מיליוני אנשים מדי שנה.

ל-DNA יש זמן מחצית חיים של 500 שנים. כאשר מאוחסנים בסביבה אופטימלית ומווסתת, נתונים המאוחסנים ב-DNA יכולים להיות זמינים במשך מאות שנים.

יכולת שכפול

בגלל השפלה של הנתונים, יש להעתיק נתונים במרכזי נתונים ולהעביר אותם לחומרה אחרת לאחר פרקי זמן כדי לשמר את המידע המאוחסן. תהליך זה הוא לעתים קרובות מסורבל.

ניתן לשכפל בקלות נתונים המאוחסנים ב-DNA. אחת השיטות שבדקו מדענים היא הכנסת ה-DNA עם המידע המאוחסן לתוך חיידק. לאחר מכן מתרבה החיידק הזה—בעצמו—דור אחר של חיידקים שיש להם את אותו מידע המאוחסן ב-DNA הראשון ללא שגיאות או אובדן.

האם אחסון נתונים של DNA הוא עתיד האחסון?

בכנות, כן. אחסון נתוני DNA בהחלט מסמן את כל תיבות הפתרון לבעיות האחסון של היום. זה כבר בשימוש היום על ידי חברות שרוצות לשמור ארכיונים נרחבים של מידע שאין צורך לגשת אליו באופן קבוע.

למרבה הצער, יעבור לא מעט זמן עד שאחסון DNA יהיה אפשרות אחסון נפוצה ובמחיר סביר הזמינה לציבור. בינתיים, עלינו לבחור בקפידה את פורמט האחסון הטוב ביותר לאחסון נתונים לטווח ארוך.

כוננים קשיחים, כונני SSD, כונני הבזק: כמה זמן תחזיק מדיית האחסון שלך?

קרא הבא

על הסופר