Baseret på tidlige forskning, der indebærer opbevaring af film og dokumenter i DNA, Microsoft er ved at udvikle et apparat, der bruger biologi til at erstatte båndstationer, forskere ved firmaet siger.
Computer arkitekter fra Microsoft Research sige, at virksomheden har formaliseret et mål om at have en operationel storage-system, der er baseret på DNA, der arbejder i et data center mod slutningen af dette årti. Målet er et “proto-kommercielle system i tre år opbevare en vis mængde af oplysninger om DNA i et af vores datacentre, i mindst et boutique-program,” siger Doug Carmean, en partner, arkitekt på Microsoft Research. Han beskriver den endelige enhed, som størrelsen af et stort, 1970’erne-æra Xerox kopimaskine.
Internt, Microsoft huser den endnu mere ambitiøse mål om at erstatte båndstationer, et fælles format, der bruges til arkivering af oplysninger. “Vi håber at få det stemplet som ‘Din Opbevaring med DNA,” siger Carmean.
Planerne signal om, hvor alvorligt nogle tech virksomheder tager den tilsyneladende mærkelige idé at gemme videoer, fotos, eller værdifulde dokumenter i det samme molekyle vores gener er lavet af. Grunden til, siger Victor Zhirnov, chief scientist af Halvleder Research Corporation, er, at indsatsen for at formindske computerens hukommelse rammer fysiske grænser, men DNA kan gemme data i en utrolig tæthed.
Abonnere på Weekend Læser
Vores guide til historier i arkiverne for at sætte teknologien i perspektiv.
Tilmeld
Tak — tjek venligst din e-mail for at bekræfte dit abonnement.
Forkert e-mail-format
Administrer dine indstillinger for nyhedsbrev
Formateret i DNA, hver film, der nogensinde er lavet, ville passe ind i en mængde, der er mindre end en sukkerknald.
“DNA er den tætteste kendt lagringsmediet i universet, bare baseret på fysikkens love. Det er grunden til, at mennesker søger ind i dette,” siger Zhirnov. “Og det problem, vi løser, er den eksponentielle vækst af lagrede oplysninger.”
I juli sidste år, Microsoft bekendtgjorde det havde gemt 200 mb data i DNA-strenge, herunder en musik video, indstille en record. Arbejdet, beskrevet i en artikel offentliggjort i Marts på pre-print server Biorxiv, har været ledet af Carmean og Karin Strauss, både fra Microsoft Research og University of Washington laboratoriet for computer videnskabsmand Luis Ceze.
Væsentlige hindringer for en praktisk opbevaring systemet forbliver. Konvertering af digitale bits i DNA-kode (der består af kæder af nukleotider, der er mærket A, G, C, T) er stadig besværlig og dyr på grund af den kemiske proces, der anvendes til fremstilling af DNA-strenge. I sin demonstration project, Microsoft har anvendt 13,448,372 unikke stykker af DNA. Eksperter siger, at købe, at meget materiale på det åbne marked, ville det koste $800,000.
“Det største problem med DNA-lagring er de omkostninger,” siger Yaniv Erlich, professor ved Columbia University, der tidligere på året rapporteret en ny metode til DNA-lagring af data. “Så det vigtigste spørgsmål er, om Microsoft løst dette problem.” Baseret på deres offentliggørelse, Erlich siger, “jeg kunne ikke se nogen fremskridt i retning af dette mål, men måske de har noget i deres pipeline.”
Vil DNA-data opbevaring bevise kommercielt levedygtige?
Del dine tanker.
Ifølge Microsoft, udgifter til DNA-opbevaring skal falde med en faktor 10.000, før det bliver udbredt. Mens mange eksperter siger, at det er usandsynligt, at Microsoft mener, at sådanne fremskridt, der kunne opstå, hvis computeren branchen kræver dem.
At automatisere processen med at skrive digitale data til DNA, vil også være afgørende. Baseret på flere uger, det tog at udføre deres eksperiment, Carmean anslår, at prisen for at flytte data til DNA kun var 400 bytes per sekund. Microsoft siger, at behov for at stige til 100 megabyte per sekund.
Læser de data, der er lettere. Der blev gjort ved hjælp af en high-speed-sekventering maskine, herunder at genkalde specifikke dele af de filer, svarende til random-access memory på en computer. Endnu en to-fold forbedring i DNA-læser ville gøre denne del af systemet er effektiv nok til kommercielt brug, mener Microsoft.
Fordi du skriver og henter data til DNA er langsom, tidlig brug af teknologi vil være begrænset til særlige situationer. Der kan indeholde data, der skal arkiveres af juridiske eller lovgivningsmæssige årsager, såsom politi organ-cam video-eller lægejournaler.
Microsoft har i øjeblikket arbejder med Twist Bioscience, en DNA-producent beliggende i San Francisco. Twist er en af en række nydannede virksomheder, som forsøger at forbedre DNA-produktion, en liste, der omfatter nu nystartede DNAScript, Nuclera Nucleics, Evonetix, Molekylær Forsamlinger, Katalog DNA, Helixworks, og er en spin-off af Oxford Nanopore kaldet Genomet Støberi.
En spændende mulighed for at blive forfulgt af nogle af de nystartede, er at erstatte den 40-årige kemisk proces, der bruges til at lave DNA med en, der anvender enzymer, som vores organer gøre. Jean Bolot, videnskabelig direktør i Technicolor Forskning, i Los Altos, siger, at det er støtte, som arbejder på Harvard University, i laboratoriet af George Kirken, genomics ekspert.
“Jeg er sikker på, vi vil få resultaterne til at tale om dette år,” siger Bolot, der tilføjer, at hans firma har været i drøftelser med filmselskaber om, hvordan de kan anvende DNA-lagring. Han siger, at halvdelen af alle film, der er fremstillet før 1951 er allerede tabt, fordi de blev gemt på celluloid. Nu i nye formater, som high-definition video og virtual reality, der strækker studios’ evne til at bevare deres arbejde, siger han.
Zhirnov siger, computer chip-producenter tager DNA alvorligt, fordi der er fysiske grænser for, hvor meget data kan opbevares i konventionelle medier som bånd eller harddisk. Hans organisation, som er finansieret af Microsoft, Intel og andre til at udføre anvendt forskning, begyndte at tage et nærmere kig på DNA, der starter i 2013. Han siger, halvleder-eksperter, der mente, at DNA var alt for “blød” var overrasket over at lære, at det varer et hundrede til tusind gange længere end en silicium-enhed. Molekylet er så stabilt, at det ofte er udvundet fra mammut knogler og gamle jordiske rester.
Men dens vigtigste funktion er tæthed. DNA kan holde 1,000,000,000,000,000,000 (aka en trillion) bytes af informationer i en kubikmillimeter. “Tæthed er drivkraften bag alt,” siger Zhirnov.
En talsmand for Microsoft Research, sagde selskabet kunne ikke bekræfte, at “specifikke oplysninger om et produkt plan” på dette tidspunkt. Inde i virksomheden, DNA-lagring idé er tilsyneladende ved at vinde tilhængere, men er endnu ikke alment accepteret. “Vores interne folk tro os, men ikke tape opbevaring mennesker,” siger Carmean, som tidligere var en top chip designer hos Intel.
Ud over at være tætte og holdbare, DNA har en yderligere fordel, at det er ikke ofte nævnt—dens yderste relevans for den menneskelige art. Tænk på de gamle floppy disks kan du ikke læse mere eller lertavler med uforståelige hieroglyffer. I modsætning til disse medier, DNA vil sandsynligvis aldrig gå ud af stil.
“Vi vil altid være at læse DNA, så længe vi er mennesker,” siger Carmean.