Kas ir DNS datu glabāšana? Vai tā ir uzglabāšanas nākotne?

Gadu desmitiem glabāšanas tehnoloģija ir attīstījusies un kļuvusi labāka. Tas ir pārvietots no kompaktdiskiem un disketēm uz cietajiem un cietvielu diskdziņiem. Tomēr mums ir problēma: pieejamās un ražotās krātuves apjoms nevar tikt galā ar datiem, ko mēs turpinām ražot.

Tātad, vai DNS glabāšana atrisinātu problēmu? Vai datus var glabāt DNS?

Kas ir DNS datu glabāšana?

DNS datu glabāšana ir process, kurā DNS molekulas tiek izmantotas kā datu nesējs. Atšķirībā no mūsdienās izmantotajām glabāšanas tehnoloģiju optiskajām un magnētiskajām formām, DNS dati netiks saglabāti bināros ciparus (t.i., 1s un 0s). Tā vietā tie tiktu kodēti DNS nukleotīdu bāzēs (A, C, G, T) un saglabāti. Pēc tam šie pavedieni tiek pārveidoti par bināriem cipariem, kad nepieciešams.

Pašlaik ir vairāk nekā 11 triljoni gigabaitu datu, un katru dienu tiek pievienoti vismaz 2,5 miljoni gigabaitu vairāk. Pasaulē pieejamie datu nesēji nespēj sekot šim milzīgajam pieaugumam. DNS uzglabāšana ir viens no šīs uzglabāšanas problēmas risinājumiem.

Kā darbojas DNS datu glabāšana?

DNS apzīmē dezoksiribonukleīnskābi. Tā ir sarežģīta organiska molekula, kas nes dzīvas būtnes ģenētisko informāciju. Tas ir atrodams visos cilvēkos un glabā tādu informāciju kā ādas krāsa, acu krāsa, augums un citas fiziskās un bioloģiskās īpašības.

DNS spirālei ir vairāki un mainīgi četru unikālu bāzu pāri. Tie ir adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C) un timīns (T). Šīs bāzes ir pievienotas DNS spirālei pa pāriem, ko sauc par bāzes pāriem. Abi bāzes pāri ir adenīns-timīns un guanīns-citozīns.

Tradicionālajā skaitļošanā dati tiek glabāti ar bināriem cipariem (1 un 0). DNS datu glabāšanā četras nukleotīdu bāzes (A, C, G, T) saglabā un kodē datus. Informācija tiek glabāta trīs nukleotīdu bāzu permutācijās, ko sauc par kodoniem.

DNS glabāšana ietver trīs procesus: datu kodēšanu, sintezēšanu un glabāšanu un dekodēšanu. Binārie kodi, kas satur informāciju, tiek tulkoti DNS kodos vai kodonos, izmantojot algoritmu. Pēc tam tos ievieto traukā vēsā un regulētā vidē. DNS, kas satur informāciju, var sasaldēt šķīdumā, uzglabāt kā pilienus vai uzglabāt silīcija mikroshēmās.

Zinātnieki strādā pie tā, lai DNS uzglabāšanas nolasīšanu padarītu ātrāku un lētāku. Šobrīd DNS glabātie dati ir jānogādā laboratorijā, lai tos dekodētu binārajā informācijā bez kļūdām, un tas aizņem ilgu laiku.

Tādējādi var paiet zināms laiks, līdz DNS datu glabāšanas ierīces kļūs par viegli pieejamām lētām ierīcēm, ko izmantos sabiedrība.

Tiek veikti vairāk pētījumu par DNS uzglabāšanas tehnoloģijām, un tas vēl nevarēs viegli apgāzt esošās uzglabāšanas metodes. Taču pēc dažiem gadiem, kad tiks veikti vairāk pētījumu un tehnoloģiski sasniegumi, dati tiks glabāti DNS, atrisinot kosmosa, drošības un degradācijas problēmas.

Kāda ir DNS datu krātuves ietilpība?

DNS datu glabāšana ir vēlamais risinājums krātuves trūkuma problēmai, jo tā var uzglabāt lielu datu apjomu ļoti mazā vietā. Viens grams DNS var uzglabāt 215 petabaitus datu. Petabaits ir 1024 terabaiti. Tātad viens grams DNS var uzglabāt aptuveni 220 160 terabaitus.

Salīdziniet to ar pašreizējo tehnoloģiju: viena terabaita cietais disks sver aptuveni 400 gramus. Tātad, lai saglabātu līdzvērtīgu datu apjomu, ko glabā viens grams DNS, ir nepieciešami vairāk nekā 88 miljoni gramu cieto disku.

Izmantojot šo informāciju, pētnieki saka, ka visi šobrīd pasaulē esošie dati var ievietot kurpju kastē, izmantojot DNS datu krātuvi.

Kādas ir DNS datu glabāšanas priekšrocības?

Izmantojot DNS krātuves kā datu nesēju, salīdzinājumā ar digitālo glabāšanu ir daudz priekšrocību. Tas nodrošina lielu datu uzglabāšanas ietilpību, ievērojami ilgāku kalpošanas laiku nekā citi uzglabāšanas veidi, kompaktumu, zemu uzņēmību pret tehniskiem un elektriskiem bojājumiem un atkārtojamību.

Uzglabāšanas blīvums

Galvenā DNS uzglabāšanas priekšrocība salīdzinājumā ar citiem datu nesējiem ir uzglabāšanas blīvums. Pat ja jūs glabājiet savus datus attālināti mākonī vai NAS, tie joprojām tiek glabāti lielos serveros un datu centros. Šie datu centri ir tikpat lieli kā futbola stadioni, un to izveide un uzturēšana maksā miljardiem dolāru. Tas nav tas pats, kas attiecas uz DNS datu glabāšanu.

DNS datu glabāšana ļauj glabāt milzīgus datu apjomus ļoti kompaktā telpā. Tādējādi tiek samazinātas telpas problēmas, uzturēšanas izdevumi un uzglabāšanas aprīkojuma trūkums.

Izturība

Mūsdienās pieejamās digitālās atmiņas iekārtas nebūt nav izturīgas. Tie visi ir pakļauti sabrukšanai un degradācijai. Digitālā samazināšanās ir datorā saglabāto datu pakāpeniska sadalīšanās, kas katru gadu skar miljoniem cilvēku.

DNS pussabrukšanas periods ir 500 gadi. Uzglabājot optimālā un regulētā vidē, DNS glabātie dati var būt pieejami simtiem gadu.

Replicējamība

Datu degradācijas dēļ dati datu centros pēc noteikta laika ir jākopē un jāpārsūta uz citu aparatūru, lai saglabātu saglabāto informāciju. Šis process bieži ir apgrūtinošs.

DNS saglabātos datus var viegli replicēt. Viena no metodēm, ko zinātnieki ir pārbaudījuši, ir DNS ar saglabāto informāciju ievietošana baktērijās. Pēc tam šī baktērija vairojas—pats—citas paaudzes baktērijas, kurām ir tāda pati informācija, kas saglabāta pirmajā DNS bez kļūdām vai zudumiem.

Vai DNS datu glabāšana ir uzglabāšanas nākotne?

Atklāti sakot, jā. DNS datu glabāšana noteikti atzīmē visas mūsdienu uzglabāšanas problēmu risinājumu izvēles rūtiņas. To jau šodien izmanto uzņēmumi, kas vēlas saglabāt plašus informācijas arhīvus, kuriem nav nepieciešams regulāri piekļūt.

Diemžēl paies diezgan ilgs laiks, līdz DNS glabāšana kļūs par plaši izplatītu un pieejamu glabāšanas iespēju. Tikmēr mums rūpīgi jāizvēlas labākais uzglabāšanas formāts ilgstošai datu glabāšanai.

Cietie diski, SSD, zibatmiņas diski: cik ilgi kalpos jūsu datu nesējs?

Lasiet Tālāk

Par autoru