DNA-Speicher sind zwar noch nicht bereit für den Massenmarkt, doch einige Experten , dass sich die Situation in naher Zukunft ändern wird. Immer mehr Unternehmen beginnen, sich mit diesem Thema auseinanderzusetzen.
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Warum sich mit DNA-Speichern befasst wird
Nach Organisationen wie Cambridge Consultants glauben, dass die Speicher bald den sich ändernden Anforderungen an die Speicherung und Verarbeitung wachsender Datenmengen in Rechenzentren nicht mehr gewachsen sein werden. Eine Reihe von IT-Experten ist überzeugt, dass die Lösung in der Entwicklung alternativer Speichermedien liegt.
Wenn man die Schreibdichte betrachtet, berichtet das Journal Nature , dass alle Daten der Welt in einem DNA-Speicher mit einem Gewicht von bis zu einem Kilogramm gespeichert werden könnten. Was die Lebensdauer eines solchen Speichers betrifft, so kann sie (je nach Schätzung) или Jahre betragen.
Ein weiterer Grund, warum Experten die DNA-Speicher als vielversprechend ansehen, ist die regelmäßig sinkende Kosten für das Aufzeichnen von Daten auf diesem Träger. Wenn im Jahr 2002 die Kosten für das Schreiben eines Zeichens in ein Molekül bei 10 USD lagen, betrugen sie 2016 nur noch 0,05 USD. Wenn dieser Trend im nächsten Jahrzehnt anhält, könnte die Technologie eine neue Nische im Markt für Datenspeicher schaffen. Nach groben Schätzungen , könnte der jährliche Umsatz im DNA-Speichersegment in den nächsten zehn Jahren Hundert Millionen Dollar erreichen.
Wer entwickelt DNA-Speicher
Die Perspektiven des Trägers ziehen große IT-Unternehmen an, die eine Nutzung in Archiv-Datenspeichern in Erwägung ziehen. Zum Beispiel plant Microsoft die Einführung von DNA-Speichern bis 2020. Bemerkenswert ist, dass es den Spezialisten des Unternehmens bereits gelungen ist, auf künstliche DNA-Wendel zu speichern und eine Schreibgeschwindigkeit von 400 Byte pro Sekunde zu erreichen. Neue Entwicklungen werden es ermöglichen, diese Werte weiter zu verbessern, obwohl wir momentan weiterhin von ziemlich massiven Systemen zur Datenspeicherung sprechen, an alte Kopiergeräte aus den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts erinnern.
Ein weiteres Unternehmen, das an der Entwicklung von DNA-Speichern arbeitet, ist Catalog. Dieses Start-up ein modulares Labor in der Größe eines Busses zu schaffen. Es ist sofort mit allem ausgestattet, was notwendig ist, um DNA-Moleküle zu synthetisieren und sie anschließend zu lagern. Der Verkauf der Einrichtung ist für das Jahr 2021 geplant.
Auch Ingenieure und Biologen interessieren sich für die Technologie. Potenzial in DNA-Speichern der Harvard-Professor George Church. Er und seine Kollegen möchten eine spezielle "biologische" Kammer entwickeln. In dieser wird es keine elektronischen oder mechanischen Komponenten geben, und Fotos oder Videos werden direkt in DNA-Molekülen gespeichert.
Ein weiteres Projekt in diesem Bereich ist SGI-DNA. Das Team entwickelt einen DNA-Drucker, der in der Größe mit einem gewöhnlichen Bürogerät vergleichbar ist. Das System wird bereits verwendet, um Moleküle zu drucken, um biologische und medizinische Forschungen durchzuführen. Die Entwickler planen jedoch, den Drucker zur Kodierung von Informationen in DNA zu nutzen.
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Die Kehrseite der Medaille
In der IT-Branche gibt es auch vorsichtigere Meinungen über den neuen Informationsspeicher. Laut , für die breite Verbreitung der Technologie werden mehrere Jahrzehnte benötigt.
Der erste Grund ist die Kosten der Speicherung. Obwohl diese in den letzten Jahren gesenkt wurden, bleibt die Speicherung von Daten in Molekülen weiterhin teuer: Um eine Datei mit einer Größe von einem Megabyte in DNA zu speichern, müssen etwa achttausend Dollar ausgegeben werden.
Der zweite Grund ist die langsame Schreibgeschwindigkeit. Microsoft und Partnern 400 Bytes pro Sekunde zu erreichen. Laut den Schätzungen der Ingenieure des Unternehmens sollte die Bandbreite für die breite Anwendung der Technologie jedoch 100 MB/s betragen.
Der dritte Grund sind potenzielle Sicherheitsprobleme. Forscher der University of Washington haben bereits festgestellt, dass in der DNA-Moleküle auch Computerviren gespeichert werden können. In der Zukunft könnte dies Angreifern die Möglichkeit geben, schädliche Software in Netzwerken spezialisierter Labore einzuführen und Datenbanken mit persönlichen Informationen zu kompromittieren. , dass in einem DNA-Molekül in jedem Fall auch Computer-Viren gespeichert werden können. Dies wird in Zukunft Angreifern die Möglichkeit geben, schädliche Software in die Netzwerke spezialisierter Labore einzuschleusen und Speicherorte mit persönlichen Daten zu kompromittieren.
Alternativen zu DNA-Speichern
Es ist noch zu früh, um von einer massenhaften Einführung von DNA-Speichern zu sprechen, daher arbeiten mehrere Unternehmen an der Entwicklung von Alternativen und der Verbesserung bereits existierender Technologien. Eine davon ist Magnetband. Dieses wird seit mehreren Jahrzehnten in Rechenzentren zur Speicherung von Archivdaten verwendet. Seine Lebensdauer beträgt Jahre. Auch wenn dies nicht mit der Langlebigkeit von DNA vergleichbar ist, übertrifft das Band in Bezug auf die Speicherdauer Festplatten und Solid-State-Laufwerke, die eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren haben. Ein weiteres importantes Vorteil des Bands ist die Kosten. Die Kosten für die Speicherung eines Gigabyte Daten betragen nur zwei Cent.
Aus diesen Gründen wird Magnetband nach wie vor von großen IT-Unternehmen eingesetzt, insbesondere von IBM. Laut Vertretern des IT-Riesen wird dieses Medium in Rechenzentren mindestens bis 2030 verwendet werden.
Eine zweite Alternative zu DNA-Speichern sind Nanostrukturen. So haben Ingenieure der Technischen Universität Delft im Jahr 2016 Eine Platte aus Kupfer, auf deren Oberfläche eine Struktur aus Chloratomen angeordnet ist. Durch die Veränderung der Position von "Löchern" in der Struktur kodierten die Autoren Bits in den Linien. Auf einem Quadratcentimeter dieser Materialoberfläche können bis zu zehn Terabyte Daten gespeichert werden.
Eine weitere Technologie im Zusammenhang mit Nanostrukturen, entwickelten chinesische Wissenschaftler im Jahr 2018. Dabei handelt es sich um einen Film aus Titanoxid und Silber, der 80 Mal dünner ist als ein menschliches Haar. In diesem Fall wird die Information in Nanopartikeln gespeichert, die bei Einwirkung eines Laserstrahls die Farbe ändern.
Laut den Entwicklern der Technologie kann ein Stück Folie mit den Maßen 10x10 Zentimeter tausend Mal mehr Daten speichern als eine DVD. Dabei erreicht die Schreibgeschwindigkeit auf ein solches Speichergerät bis zu ein Gigabyte pro Sekunde.
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Quelle: habr.com
