Key Takeaways
- Forscher haben einen Weg gefunden, die Fähigkeit der DNA zu erweitern, Informationen zu speichern.
- Es ist Teil der Bemühungen, DNA für die Speicherung von Computerdaten zu verwenden.
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Daten, die in DNA-Speichern aufbewahrt werden, könnten möglicherweise nach Tausenden von Jahren abrufbar sein.
Vielleicht können Sie eines Tages Ihre Festplatte durch ein Speichergerät aus DNA ersetzen, und es könnte eine dauerhafte Möglichkeit sein, Informationen zu speichern.
Forscher haben kürzlich eine Methode entwickelt, um den Datenspeicher der DNA zu erweitern, indem sie das DNA-Alphabet künstlich erweitern. Es ist Teil einer umfassenden Anstrengung, DNA zu verwenden, um Computerinformationen zu speichern.
"DNA ist 1 Million Mal dichter als das dichteste Mainstream-Digitalspeichergerät", sagte Luis Ceze, ein Informatik- und Ingenieurprofessor, der sich mit DNA-Speicherung an der University of Washington befasst, in einem E-Mail-Interview mit Lifewire.
Langfristige Speicherung
DNA enthält vier Chemikalien – Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin – die oft mit den Initialen A, G, C und T bezeichnet werden. Sie bilden die berühmte Doppelhelix zu Kombinationen, die Wissenschaftler entschlüsseln oder sequenzieren können. Die Forscher erweiterten die bereits breite Kapazität der DNA zur Informationsspeicherung, indem sie der bestehenden Vier-Buchstaben-Reihe sieben synthetische Nukleobasen hinzufügten.
"Stellen Sie sich das englische Alphabet vor", sagte Kasra Tabatabaei, Forscherin am Beckman Institute for Advanced Science and Technology und Co-Autorin dieser Studie, in einer Pressemitteilung. „Wenn Sie nur vier Buchstaben zur Verfügung hätten, könnten Sie nur eine begrenzte Anzahl von Wörtern erstellen. Wenn Sie das vollständige Alphabet hätten, könnten Sie unbegrenzte Wortkombinationen erstellen. Dasselbe gilt für die DNA. Anstatt Nullen und Einsen in A, G, C und T umzuwandeln, können wir Nullen und Einsen in A, G, C, T und die sieben neuen Buchstaben des Speicheralphabets umwandeln."
Das Forschungsteam war das erste, das chemisch modifizierte Nukleotide für die Informationsspeicherung in der DNA verwendete, aber es musste einen neuen Weg finden, sie zu interpretieren. Sie kombinierten maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz (KI), um eine Verarbeitungsmethode zum Auslesen von DNA-Sequenzen zu entwickeln, um modifizierte Chemikalien aus natürlichen zu erkennen.
"Wir haben 77 verschiedene Kombinationen der 11 Nukleotide ausprobiert, und unsere Methode war in der Lage, jede von ihnen perfekt zu unterscheiden", Chao Pan, ein Doktorand an der University of Illinois Urbana-Champaign und Co-Autor Studie, sagte in der Pressemitteilung. „Das Deep-Learning-Framework als Teil unserer Methode zur Identifizierung verschiedener Nukleotide ist universell, was die Generalisierbarkeit unseres Ansatzes für viele andere Anwendungen ermöglicht.“
Ein Punkt, der für DNA als Speichermedium spricht, ist ihre H altbarkeit. "Denken Sie an Tausende von Jahren - erinnern Sie sich an die alte DNA, die gefunden wurde", sagte Ceze.
DNA wird niemals ver altet sein.
Wissenschaftler können versteinerte Stränge sequenzieren, um genetische Geschichten aufzudecken und längst verlorenen Landschaften Leben einzuhauchen.
"In einer Zeit, in der wir vor beispiellosen Klimaherausforderungen stehen, kann die Bedeutung nachh altiger Speichertechnologien nicht hoch genug eingeschätzt werden", sagte Olgica Milenkovic, Professorin für Elektro- und Informationstechnik und Mitautorin der Studie Pressemitteilung. "Neue, grüne Technologien für die DNA-Aufzeichnung entstehen, die die molekulare Speicherung in Zukunft noch wichtiger machen werden."
Aufbewahrung all unserer Sachen
DNA könnte der perfekte Ort sein, um die wachsenden Daten der Menschheit aufzubewahren. Ein kürzlich erschienener Bericht schätzt, dass Menschen im Jahr 2020 Daten erzeugt haben, die 400 Milliarden Terabyte oder 40 „Schuhkartons“an DNA-Daten entsprechen.
Die Praxis, Ihre Informationen auf DNA zu speichern, kommt der Realität immer näher. "Für die Speicherung kleiner wertvoller Daten ist DNA heute brauchbar - denken Sie an Hunderte von MB", sagte Ceze.
Fünfzehn Technologieunternehmen und Institutionen haben im vergangenen Jahr eine Allianz geschlossen, um die Speicherung von DNA-Daten voranzutreiben. Microsoft sagte, es habe ein vollautomatisches System demonstriert, das in der Lage sei, Daten von DNA zu speichern und abzurufen; Das Unternehmen hat auch 1 GB an Daten in DNA gespeichert und wiederhergestellt.
Aber Ceze prognostiziert, dass es fünf bis zehn Jahre dauern wird, bis DNA mit Mainstream-Backup-Lösungen wie optischen Festplatten konkurrieren kann. In den letzten drei Jahren ist das Interesse an der Technologie explodiert, "DNA wird niemals ver altet sein", sagte Ceze. "Es gibt einen natürlichen 'Luftsp alt', der aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist. [Aber] das sind sehr wünschenswerte Eigenschaften für die Langzeitlagerung."
