Microsoft ma plan dodania miejsca przechowywania danych DNA do swojej chmury

Yoshi sodeoka

Na podstawie wczesnych badań dotyczących przechowywania filmów i dokumentów w DNA, Microsoft opracowuje aparat, który wykorzystuje biologię do zastąpienia napędów taśmowych, twierdzą naukowcy z firmy.

Architekci komputerowi z Microsoft Research twierdzą, że firma sformalizowała cel, jakim jest posiadanie działającego systemu pamięci masowej opartego na DNA pracującym w centrum danych pod koniec tej dekady. Celem jest stworzenie protokomercyjnego systemu w ciągu trzech lat, przechowującego pewną ilość danych na DNA w jednym z naszych centrów danych, przynajmniej dla aplikacji butikowej, mówi Doug Carmean, architekt partnerski w Microsoft Research. Opisuje ostateczne urządzenie jako wielkości dużej kserokopiarki z lat 70. XX wieku.

Wewnętrznie Microsoft ma jeszcze ambitniejszy cel wymiany napędów taśmowych, powszechnego formatu używanego do archiwizacji informacji. Mamy nadzieję, że zostanie on oznaczony jako „Twoja pamięć masowa z DNA” – mówi Carmean.

Plany sygnalizują, jak poważnie niektóre firmy technologiczne traktują pozornie dziwny pomysł zapisywania filmów, zdjęć lub wartościowych dokumentów w tej samej cząsteczce, z której zbudowane są nasze geny. Powód, mówi Victor Zhirnov, główny naukowiec Korporacja badawcza półprzewodników jest to, że wysiłki zmierzające do zmniejszenia pamięci komputera osiągają fizyczne granice, ale DNA może przechowywać dane w niewiarygodnych gęstościach.

Sformatowany w DNA, każdy film, jaki kiedykolwiek powstał, zmieściłby się w objętości mniejszej niż kostka cukru.

DNA jest najgęstszym znanym nośnikiem pamięci we wszechświecie, opartym właśnie na prawach fizyki. To jest powód, dla którego ludzie się tym zajmują, mówi Żyrnow. A problemem, który rozwiązujemy, jest wykładniczy wzrost przechowywanych informacji.

W lipcu ubiegłego roku Microsoft publicznie ogłosił, że przechowuje 200 megabajtów danych w niciach DNA , w tym teledysk, ustanawiając rekord. Praca, opisana w papier opublikowanym w marcu na serwerze pre-print Biorxiv, prowadzonym przez Karin Strauss z Microsoft Research oraz laboratorium informatyka Luisa Ceze na Uniwersytecie Waszyngtońskim.

Nadal istnieją główne przeszkody w praktycznym systemie przechowywania. Konwersja cyfrowych bitów na kod DNA (składający się z łańcuchów nukleotydów oznaczonych A, G, C i T) pozostaje pracochłonna i kosztowna ze względu na proces chemiczny stosowany do produkcji nici DNA. W swoim projekcie demonstracyjnym Microsoft wykorzystał 13 448 372 unikalnych fragmentów DNA. Eksperci twierdzą, że kupno takiej ilości materiału na wolnym rynku kosztowałoby 800 000 dolarów.

Głównym problemem związanym z przechowywaniem DNA jest koszt, mówi Yaniv Erlich, profesor Uniwersytetu Columbia, który na początku tego roku zgłosił nowatorskie podejście do przechowywania danych DNA . Więc głównym pytaniem jest, czy Microsoft rozwiązał ten problem. Na podstawie ich publikacji, mówi Erlich, nie widziałem żadnych postępów w realizacji tego celu, ale może mają coś w przygotowaniu.

Według Microsoftu, koszt przechowywania DNA musi spaść 10 000 razy, zanim zostanie powszechnie przyjęty. Chociaż wielu ekspertów twierdzi, że jest to mało prawdopodobne, Microsoft uważa, że ​​takie postępy mogą nastąpić, jeśli zażąda ich przemysł komputerowy.

Kluczowe będzie również zautomatyzowanie procesu zapisywania danych cyfrowych w DNA. Na podstawie kilku tygodni, jakie zajęło przeprowadzenie eksperymentu, Carmean szacuje, że szybkość przenoszenia danych do DNA wynosiła tylko 400 bajtów na sekundę. Microsoft twierdzi, że musi wzrosnąć do 100 megabajtów na sekundę.

Odczytywanie danych jest łatwiejsze. Dokonano tego za pomocą szybkiej maszyny do sekwencjonowania, w tym do przywołania określonych części plików, analogicznie do pamięci o dostępie swobodnym na komputerze. Microsoft uważa, że ​​nawet dwukrotna poprawa odczytu DNA sprawiłaby, że ten aspekt systemu byłby wystarczająco wydajny do użytku komercyjnego.

Ponieważ zapisywanie i pobieranie danych do DNA jest powolne, każde wczesne użycie technologii będzie ograniczone do szczególnych sytuacji. Może to obejmować dane, które należy zarchiwizować ze względów prawnych lub regulacyjnych, takie jak wideo z kamery policyjnej lub dokumentacja medyczna.

Microsoft obecnie współpracuje z Twist Bioscience , producent DNA z siedzibą w San Francisco. Twist to jedna z wielu nowo powstałych firm, które próbują usprawnić produkcję DNA. Lista obejmuje teraz startupy DNAScript, Nuclera Nucleics, Evonetix, Molecular Assemblies, Catalog DNA, Helixworks i spin-off Oxford Nanopore o nazwie Genome Foundry.

Jedną z ekscytujących możliwości realizowanych przez niektóre startupy jest zastąpienie 40-letniego procesu chemicznego wykorzystywanego do wytwarzania DNA, takim, który wykorzystuje enzymy, tak jak robią to nasze własne ciała. Jean Bolot, dyrektor naukowy Technicolor Research w Los Altos, mówi, że finansuje takie prace na Uniwersytecie Harvarda, w laboratorium George'a Churcha, eksperta ds. genomiki.

Jestem przekonany, że w tym roku będziemy mieli wyniki, o których będziemy mówić, mówi Bolot, który dodaje, że jego firma prowadzi rozmowy ze studiami filmowymi na temat tego, jak mogą wykorzystać przechowywanie DNA. Mówi, że połowa wszystkich filmów nakręconych przed 1951 r. jest już stracona, ponieważ były przechowywane na celuloidzie. Teraz nowe formaty, takie jak wideo w wysokiej rozdzielczości i rzeczywistość wirtualna, zwiększają możliwości studiów w zakresie zachowania swojej pracy, mówi.

Zhirnov mówi, że producenci chipów komputerowych poważnie traktują DNA, ponieważ istnieją fizyczne ograniczenia dotyczące ilości danych, które można przechowywać na konwencjonalnych nośnikach, takich jak taśmy lub dyski twarde. Jego organizacja, finansowana przez Microsoft, Intel i inne firmy w celu prowadzenia badań stosowanych, zaczęła przyglądać się bliżej DNA od 2013 roku. Mówi, że eksperci od półprzewodników, którzy uważali, że DNA jest zbyt miękkie, byli zaskoczeni, gdy dowiedzieli się, że ma trwałość od stu do stu procent. tysiąc razy dłużej niż urządzenie silikonowe. Cząsteczka jest tak stabilna, że ​​często pozyskuje się ją z kości mamuta i starożytnych szczątków ludzkich.

Ale najważniejszą jego cechą jest gęstość. DNA może pomieścić 1 000 000 000 000 000 000 (czyli trylion) bajtów informacji w milimetrze sześciennym. Gęstość napędza wszystko, mówi Żyrnow.

Rzecznik Microsoft Research powiedział, że firma nie może obecnie potwierdzić szczegółów dotyczących planu produktu. Wewnątrz firmy pomysł przechowywania DNA najwyraźniej zyskuje zwolenników, ale nie jest jeszcze powszechnie akceptowany. Nasi wewnętrzni ludzie nam wierzą, ale nie ludzie zajmujący się przechowywaniem taśm, mówi Carmean, dawniej czołowy projektant chipów w firmie Intel.

Oprócz tego, że jest gęsty i trwały, DNA ma kolejną zaletę, o której często się nie wspomina – jego ogromne znaczenie dla gatunku ludzkiego. Pomyśl o tych starych dyskietkach, których nie możesz już czytać, lub glinianych tabliczkach z nieczytelnymi hieroglifami. W przeciwieństwie do takich mediów, DNA prawdopodobnie nigdy nie wyjdzie z mody.

Zawsze będziemy czytać DNA, dopóki jesteśmy ludźmi, mówi Carmean.

ukryć