Verden opplever en mangel på ledig plass for lagring av digitale data. Dette problemet har eksistert i flere år, men vanlige mennesker tenker nesten aldri på det. For ikke så lenge siden var det en tid da ledig plass for innspilling av digitale data ble begrenset av størrelsen på datamaskinens harddisk. Da grensen var nådd, gikk vi enten for en ny harddisk eller spilte inn alt på optiske medier. Da de sluttet, slettet vi bare de gamle dataene og registrerte nye. Men det er de som aldri sletter data.
For eksempel gjør ikke mange selskaper dette, spesielt de som har aktivitets- og verdiområde avhengig av den digitale informasjonen de har. Tidene endres. Teknologi går videre. Nå er ikke informasjonen slettet, den overføres til "skyen". For øvrig er selve begrepet "sky" veldig flyktig og gjenspeiler ikke et reelt fysisk naturfenomen i det hele tatt. Han virket bare veldig behagelig og vakker, og de forlot ham. Hvor er dataene lagret? Det betyr ikke noe i det hele tatt, i det minste så lenge vi når som helst kan henvende oss til dem. Er det sannsynlig at vi til slutt vil gå tom for skylagringsplass? Ingen tenker på det. Så lenge du betaler for abonnementet, er alt i orden. Liten plass? Du velger en ny tariffplan og du får enda mer plass til informasjonen din.
Denne rotskapen har gjort det vanskelig for folk å til og med forestille seg at vi en dag kan være tom for ledig plass til å lagre digitale data. Siden det tidligere var vanskelig å forestille seg at før eller siden kan det renne ut ferskvann på jorden, hvis reserver blir fylt på grunn av dets sirkulasjon i naturen. Men her er virkeligheten. I 2018 nærmet vannforsyningen i Cape Town, Sør-Afrika seg raskt full uttømming. Og vi mennesker som ikke tenker på det, nærmer seg raskt mangel på ledig plass til lagring av digitale data.
Data, data, data rundt
Hovedårsaken til denne utarmingen av ledig plass er selvfølgelig relatert til hastigheten som vi produserer nye data. Takket være 3,7 milliarder Internett-brukere genereres hver dag rundt om i verden omtrent 2,5 quintillion byte informasjon. Av alle digitale data som er tilgjengelige i dag, har 90 prosent blitt opprettet i løpet av de siste to årene. Og med veksten av antall brukte smarte enheter som kobles til World Wide Web (det samme "Internet of Things"), vil disse tallene vokse enda mer i løpet av en nær fremtid.
"Når folk snakker om skylagring, mener de ofte at det er en slags uendelig ledig plass til å lagre informasjon," kommenterer Hyun Jun Park, leder og medgründer av Catalog, et datalagringsfirma, til Digital Trends.
Salgsfremmende video:
“Imidlertid er skyen den samme datamaskinen som lagrer dataene dine. Folk skjønner rett og slett ikke at det genereres så mye digital data i verden at tempoet der den produseres ligger betydelig foran vår evne til å lagre alt. I løpet av en veldig nær fremtid vil vi se et stort gap mellom mengden av nyttige data og vår evne til å lagre dem ved hjelp av tradisjonelle medier."
Siden skylagringsfirmaer hele tiden er opptatt med å bygge nye datasentre eller utvide eksisterende, er det veldig vanskelig å forutsi når vi faktisk mister all ledig plass. Likevel, ifølge den samme parken, innen 2025, kan menneskeheten samlet generere mer enn 160 zettabyte digital informasjon (zettabyte, for de som ikke vet, dette er en billion gigabyte). Hvor mye av dette volumet kan vi virkelig spare? Rundt 12,5 prosent, sier Park.
Dette problemet må definitivt løses.
Er DNA svaret?
Så sier Park, Nathaniel Rocket, og kollegene deres ved Massachusetts Institute of Technology. Sammen grunnla de Catalog, innenfor hvis vegger en teknologi ble utviklet som i følge skaperne kunne endre måten vi tenker på hvordan alle våre digitale data vil bli lagret i løpet av en nær fremtid. Etter deres mening, eller rettere sagt, kan digitale data fra hele verden passe inn i et område som ikke er større enn en garderobe.
Katalogen tilbyr DNA-koding som en passende løsning. Det hele høres ut som en av historiene til den amerikanske science fiction-forfatteren Michael Crichton, men den skalerbare og rimelige løsningen de tilbyr er ganske realistisk og tiltrakk til og med 9 millioner dollar i risikofinansiering, i tillegg til støtte fra ledende professorer fra Stanford og Harvard universiteter.
“Jeg blir ofte stilt spørsmålet: hvis DNA bruker vi? Det er som om folk tror at vi tar DNA fra en person og gjør dem til mutanter eller noe,”ler Park.
Men dette er slett ikke hva Catalog gjør. DNAet som katalogen bruker for å kode data er en syntetisk polymer. Den er ikke av biologisk opprinnelse og er ikke opprettet på par nitrogenholdige baser der informasjon er registrert. En serie med nuller og de som er skrevet inn i polymeren, kan heller ikke være koden for noe levende. Likevel er det resulterende produktet biologisk praktisk ikke skille fra det vi er vant til å møte i en levende celle.
Ideen om at DNA kan sees på som et alternativt medium for lagring av digital informasjon stammer fra flere tiår. Da James Watson og Francis Crick først kom opp med DNA-strukturmodellen i 1953, faktisk. Frem til nå ga imidlertid en rekke betydelige begrensninger ikke mulighet til å se det enorme potensialet ved å bruke DNA som et middel til å lagre digital informasjon, enn si hvordan man kan oversette alt dette til virkelighet.
I sitt vanlige synspunkt er metoden for lagring av informasjon gjennom DNA sentrert rundt syntesen av nye DNA-molekyler; matchende sekvenser av informasjonsbiter til sekvenser av fire par DNA, og produsere nok molekyler til å representere alle tallene du vil lagre. Problemet med denne metoden er at prosessen er kostbar og treg. I tillegg er det mange begrensninger knyttet til faktisk lagring av selve dataene.
Katalogens tilnærming antyder å koble syntesen av molekyler fra deres koding. I hovedsak produserer selskapet først en enorm mengde av bare visse molekyler (noe som reduserer produksjonskostnadene betydelig), og koder deretter informasjon til dem ved hjelp av en rekke ferdige molekyler.
Som en analogi sammenligner Catalog den forrige tilnærmingen til produksjon av tilpassede harddisker med informasjon som allerede er innspilt på den. Innspilling av ny informasjon i dette tilfellet innebærer behovet for å lage en ny harddisk fra bunnen av. Katalogens nye tilnærming kan sammenlignes med masseproduksjon av tomme harddisker og skrive ny kodet informasjon til dem etter behov.
Det handler om lagring
Det fine med dette er hvor enorm datamengde som kan lagres på et veldig kompakt sted. Som en demonstrasjon brukte Catalog sin teknologi til å kode forskjellige science fiction-bøker til DNA. For eksempel hele syklusen av romaner The Hitchhiker's Guide to the Galaxy. Men dette er alle bagateller før åpningsmulighetene.
"Når du sammenligner sammenlignbare tall, er antall biter som du kan lagre med DNA en million ganger høyere enn det som tilbys av de samme solid state-stasjonene. La oss for eksempel ta størrelsen på en vanlig flash-enhet. Ved å bruke DNA-metoden for å lagre informasjon, kan du skrive en million ganger mer informasjon til en enhet på størrelse med denne flash-stasjonen enn til en vanlig flash-stasjon."
Sammenligning med solid state-stasjoner, konstaterer utviklerne, er fremdeles ikke helt nøyaktig. DNA lar deg lagre mye mer informasjon i et sammenlignbart volum, men teknologien lar deg ikke gi øyeblikkelig tilgang til den, som for eksempel når det gjelder de samme USB-stasjonene. Katalogteknologi transformerer informasjon til en solid fysisk pellet (granule) fra en syntetisk polymer.
For å få tilgang til denne informasjonen, må du ta en kodet syntetisk polymerpellet, rehydrere den med vann og deretter "lese" den ved hjelp av en DNA-sekvenser. Som en del av prosessen vil det være mulig å isolere baseparene av DNA, som deretter kan brukes til å beregne antall nuller og de som danner informasjon. Fra start til slutt kan denne prosessen ta minst noen timer.
Av denne grunn er denne teknologien primært rettet mot arkivmarkedet, hvor rask tilgang til informasjon ikke er nødvendig. Vanligvis betyr dette data som ikke blir brukt eller svært sjelden blir brukt etter innspilling, men som er ekstremt viktig for bevaring. La oss si, som kjøleskapsgarantien, bare i bedriftsskala.
Hvordan kommer alt dette til gode for vanlige brukere? I begynnelsen av artikkelen snakket vi om at de fleste av oss ikke tenker på hva som skjer og hvor informasjonen vår er lagret. På solid state media? Ja, selv om det bare er på magnetbånd. Vi er ikke interessert i dette så lenge vi når som helst har tilgang til det.
På grunn av lengden på informasjonsgjenoppretting, er det usannsynlig at vi noen gang når nivået når noen Google Cloud eller Yandex. Disk vil lagre informasjonen vår i gigantiske DNA-kar. Hvis den samme katalogteknologien viser sin effektivitet, vil den mest sannsynlig finne sin nisje i områder der tilnærmingen til langsiktig informasjonslagring brukes. Når det gjelder den kortvarige lagringsmetoden, der både harddisker og solid state-stasjoner brukes i dag, må vi stole på andre metoder.
Vi presenterer perspektiver
Dette prøverøret inneholder millioner av kopier av data kodet i DNA.
Likevel kan du her se nesten sci-fi-muligheter.
"Tenk deg at et granulat som er implantert under huden din inneholder all informasjonen om helsen din: dine magnetiske resonansangiografidata, din blodtypeinformasjon, en røntgen for tannlegen din," sier Park.
"Du vil sannsynligvis at alle disse dataene alltid skal være tilgjengelige for deg, men du vil ikke lagre dem et sted i" skyen "eller på en usikret sykehusserver. Når du alltid har disse dataene i form av DNA med deg, vil du være i stand til fysisk å håndtere dem, få tilgang, om nødvendig, begrense den til alle andre og åpne den direkte for de behandlende legene."
Nesten alle moderne sykehus har en DNA-sekvenser. Jeg sier ikke at vi for øyeblikket forfølger akkurat dette målet om å bruke denne teknologien, men i fremtiden kan alt dette bli fullt mulig, sier utvikleren.
Katalogen er for tiden engasjert i eksperimentelle prosjekter som tar sikte på å demonstrere effektiviteten til teknologien de har utviklet.
"Vi står overfor ingen uløselige vitenskapelige vanskeligheter, vi snakker nå mer om oppgavene med å optimalisere mekaniske prosesser," sa Park.
Ved sin egen innrømmelse, Park, bestemte han seg for å bli involvert i å undersøke måter å lagre data ved hjelp av DNA ganske enkelt fordi han syntes det var en veldig kul og innovativ teknologisk tilnærming for å løse det eksisterende store problemet. Nå, ifølge eksperten, kan denne teknologien bli en av de viktigste teknologiene i vår tid.
Nikolay Khizhnyak
