Τεχνολογία

Όταν εξαντληθεί ο χώρος αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων, θα χρησιμοποιήσουμε το DNA

Υπάρχει έλλειψη ελεύθερου χώρου στον κόσμο.αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων. Αυτό το πρόβλημα υπήρχε εδώ και αρκετά χρόνια, αλλά οι απλοί άνθρωποι σχεδόν δεν το σκεφτόταν ποτέ. Όχι πολύ καιρό πριν υπήρχε μια εποχή που ο ελεύθερος χώρος για την καταγραφή ψηφιακών δεδομένων περιοριζόταν από το μέγεθος του σκληρού δίσκου του υπολογιστή σας. Όταν επιτεύχθηκε το όριο, είτε ακολουθήσαμε τον νέο σκληρό δίσκο είτε καταγράψαμε τα πάντα σε οπτικά μέσα. Όταν τελείωσαν, απλά διαγράψαμε τα παλιά δεδομένα και καταγράψαμε τα νέα. Αλλά υπάρχουν και εκείνοι που ποτέ δεν διαγράφουν δεδομένα.

Για παράδειγμα, πολλές εταιρείες δεν το κάνουνιδιαίτερα εκείνων των οποίων το πεδίο και η αξία εξαρτώνται από τις ψηφιακές πληροφορίες που διαθέτουν. Οι καιροί αλλάζουν. Η τεχνολογία εξελίσσεται. Τώρα οι πληροφορίες δεν διαγράφονται, μεταφέρονται στο "σύννεφο". Παρεμπιπτόντως, ο όρος «σύννεφο» είναι πολύ εφήμερος και δεν αντανακλά καθόλου ένα πραγματικό φυσικό φυσικό φαινόμενο. Φάνηκε πολύ άνετα και όμορφα και τον άφησε. Πού αποθηκεύονται τα δεδομένα; Είναι εντελώς ασήμαντο, τουλάχιστον, εφ 'όσον μπορούμε ανά πάσα στιγμή να στραφούμε προς αυτούς. Είναι πιθανό τελικά να εξαντληθεί ο χώρος στο χώρο αποθήκευσης του cloud; Κανείς δεν το σκέφτεται. Ενώ πληρώνετε μια συνδρομή - όλα είναι καλά. Μικρός χώρος; Επιλέξτε ένα νέο πρόγραμμα χρέωσης και αποκτήστε ακόμη μεγαλύτερο χώρο για τις πληροφορίες σας.

Αυτή η ακαταστασία οδήγησε στο γεγονός ότι οι άνθρωποιέγινε δύσκολο να φανταστεί καν ότι μια μέρα θα μπορούσαμε να ξεμείνουμε από το διάστημα για να αποθηκεύσουμε ψηφιακά δεδομένα. Όπως και πριν, ήταν δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι αργά ή γρήγορα, θα μπορούσε να τελειώσει το γλυκό νερό στη Γη, τα αποθέματα του οποίου αναπληρώνονται λόγω της κυκλοφορίας του στη φύση. Αλλά εδώ είναι η πραγματικότητα. Το 2018, τα αποθέματα ύδατος στο Κέιπ Τάουν (Νότια Αφρική) προσέγγισαν γρήγορα τη συνολική εξάντληση τους. Και εμείς, οι άνθρωποι που δεν το σκέφτονται, προσεγγίζουν γρήγορα την έλλειψη ελεύθερου χώρου για την αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων.

Δεδομένα, δεδομένα, γύρω από τα ίδια δεδομένα.

Ο κύριος λόγος για αυτή την εξάντληση του ελεύθερου χώρουΦυσικά, συνδέεται με το ρυθμό με τον οποίο παράγουμε νέα δεδομένα. Κάθε μέρα στον κόσμο, χάρη σε 3,7 δισεκατομμύρια χρήστες του Διαδικτύου, δημιουργούνται περίπου 2,5 bytes quintillion πληροφοριών. Μεταξύ όλων των ψηφιακών δεδομένων που είναι διαθέσιμα σήμερα, το 90% δημιουργήθηκε μόνο τα τελευταία δύο χρόνια. Και με τον αυξανόμενο αριθμό χρησιμοποιούμενων έξυπνων συσκευών που συνδέονται με τον Παγκόσμιο Ιστό (το ίδιο "Ίντερνετ των πραγμάτων"), αυτοί οι αριθμοί θα γίνουν σύντομα ακόμη πιο δυνατοί.

"Μιλώντας για την αποθήκευση σύννεφων, οι άνθρωποι συχνάυποδηλώνουν την ύπαρξη κάποιου ατέλειωτου ελεύθερου χώρου για την αποθήκευση πληροφοριών », σχολίασε στην πύλη Digital Trends την Hyun June Park, επικεφαλής και συνιδρυτή της εταιρείας καταγραφής δεδομένων Catalog.

"Ωστόσο, το σύννεφο είναι ο ίδιος υπολογιστήςπου αποθηκεύει τα δεδομένα σας. Οι άνθρωποι απλά δεν συνειδητοποιούν ότι δημιουργούνται στον κόσμο πολλά ψηφιακά δεδομένα, ότι ο ρυθμός με τον οποίο παράγονται είναι πολύ πιο μακριά από την ικανότητά μας να διατηρήσουμε όλα αυτά. Στο εγγύς μέλλον θα έχουμε ένα τεράστιο χάσμα μεταξύ του όγκου των χρήσιμων δεδομένων και της ικανότητάς μας να τα αποθηκεύσουμε χρησιμοποιώντας τα παραδοσιακά μέσα ».

Από τις εταιρείες που συμμετέχουν στο σύννεφοη αποθήκευση δεδομένων είναι συνεχώς απασχολημένη με την κατασκευή νέων κέντρων δεδομένων ή με την επέκταση υφιστάμενων κέντρων δεδομένων, είναι πολύ δύσκολο να προβλέψουμε πότε χάνουμε πραγματικά όλο τον ελεύθερο χώρο. Παρ 'όλα αυτά, σύμφωνα με το ίδιο πάρκο, μέχρι το 2025, η ανθρωπότητα στο σύνολό της μπορεί να παράγει περισσότερα από 160 Zettabytes ψηφιακών πληροφοριών (Zettabyte, για όσους δεν γνωρίζουν, αυτό είναι τρισεκατομμύριο gigabytes). Πόσο μέρος αυτού του όγκου μπορούμε πραγματικά να σώσουμε; Περίπου 12,5%, λέει ο Park.

Αυτή η ερώτηση απαιτεί σίγουρα μια λύση.

Θα μπορούσε αυτή η απάντηση να είναι DNA;

Έτσι θεωρούν το Park, Nathaniel Rocket, αλλά και τουςσυνάδελφοι του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. Μαζί, ίδρυσαν την εταιρεία Catalog, μέσα στα τείχη της οποίας αναπτύχθηκε μια τεχνολογία που, σύμφωνα με τους δημιουργούς της, είναι σε θέση να αλλάξει την κατανόησή μας για το πώς όλα τα ψηφιακά μας δεδομένα θα αποθηκευτούν στο εγγύς μέλλον. Σύμφωνα με αυτούς, με μεγαλύτερη ακρίβεια στη δήλωση, σε σύντομο χρονικό διάστημα ψηφιακά δεδομένα από όλο τον κόσμο θα είναι σε θέση να χωρέσουν σε μια περιοχή όχι μεγαλύτερη από μια ντουλάπα.

Ο κατάλογος προσφέρει ωςκατάλληλο διάλυμα για την κωδικοποίηση των δεδομένων στο DNA. Όλα αυτά μοιάζουν με ένα από τα οικόπεδα του συγγραφέα της αμερικανικής επιστημονικής φαντασίας Michael Crichton, αλλά η προτεινόμενη κλιμακωτή και οικονομικά προσιτή λύση είναι αρκετά ρεαλιστική και μάλιστα προσέλκυσε χρηματοδότηση ύψους 9 εκατομμυρίων δολαρίων, καθώς και υποστήριξη κορυφαίων καθηγητών από τα πανεπιστήμια του Στάνφορντ και του Χάρβαρντ.

"Πολλές φορές τίθεται μια ερώτηση: ποιον DNA χρησιμοποιούμε; Είναι σαν οι άνθρωποι να πιστεύουν ότι παίρνουμε το DNA κάποιου προσώπου και να τις μετατρέπουμε σε μεταλλάξεις ή κάτι τέτοιο, "το Πάρκο γελάει.

Αλλά αυτό δεν είναι αυτό που κάνει η εταιρεία.Κατάλογος. Το DNA που χρησιμοποιεί ο κατάλογος για την κωδικοποίηση των δεδομένων είναι ένα συνθετικό πολυμερές. Δεν είναι βιολογικής προέλευσης και δεν δημιουργείται σε ζεύγη αζωτούχων βάσεων στις οποίες καταγράφονται οι πληροφορίες. Μια σειρά από μηδενικά και αυτά που καταγράφονται στο πολυμερές επίσης δεν μπορεί να είναι ο κώδικας του τι είναι ζωντανό. Παρ 'όλα αυτά, το προϊόν που προκύπτει είναι βιολογικά πρακτικά αδιάκριτο από αυτό που συνηθίζουμε να συναντάμε σε ένα ζωντανό κύτταρο.

Η ιδέα ότι το DNA μπορεί να προβληθεί μέσαΩς εναλλακτικό μέσο αποθήκευσης ψηφιακών πληροφοριών, γεννήθηκε πριν από αρκετές δεκαετίες. Στην πραγματικότητα, όταν ο James Watson και ο Francis Crick ήρθαν στο μοντέλο δομής DNA μόνο το 1953. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, αρκετοί σημαντικοί περιορισμοί δεν μας επέτρεψαν να δούμε τις τεράστιες δυνατότητες χρήσης του DNA ως μέσου αποθήκευσης ψηφιακών πληροφοριών, για να μην αναφέρουμε πώς να το υλοποιήσουμε όλα αυτά.

Στην κανονική όψη, η μέθοδος αποθήκευσης πληροφοριώνΤο DNA συμπυκνώνεται γύρω από τη σύνθεση νέων μορίων ϋΝΑ. ακολουθώντας τις ακολουθίες των δυαδικών ψηφίων πληροφοριών με αλληλουχίες τεσσάρων ζευγών DNA, καθώς και την παραγωγή ενός επαρκούς αριθμού μορίων που θα αντιπροσωπεύουν όλους τους αριθμούς που θέλετε να διατηρήσετε. Το πρόβλημα αυτής της μεθόδου είναι το υψηλό κόστος και η βραδύτητα της διαδικασίας. Επιπλέον, υπάρχουν πολλοί περιορισμοί που σχετίζονται με την πραγματική αποθήκευση των ίδιων των δεδομένων.

Η προσέγγιση του καταλόγου της εταιρείας προσφέρει ένα κλείσιμοτη διαδικασία της σύνθεσης μορίων από τη διαδικασία της κωδικοποίησής τους. Ουσιαστικά, η εταιρεία παράγει πρώτα μια τεράστια ποσότητα μόνο ορισμένων μορίων (η οποία μειώνει σημαντικά το κόστος παραγωγής), και στη συνέχεια κωδικοποιεί τις πληροφορίες σε αυτές μέσω της χρήσης μιας ποικιλίας έτοιμων μορίων.

Ως αναλογία, ο κατάλογος συγκρίνει τον προηγούμενο.προσέγγιση με την παραγωγή προσαρμοσμένων σκληρών δίσκων με πληροφορίες που έχουν ήδη καταχωρηθεί σε αυτό. Η καταγραφή νέων πληροφοριών σε αυτή την περίπτωση συνεπάγεται την ανάγκη δημιουργίας νέου σκληρού δίσκου από την αρχή. Η νέα προσέγγιση που προτείνεται από τον κατάλογο μπορεί να συγκριθεί με τη μαζική παραγωγή κενών σκληρών δίσκων και τη γραφή σε αυτούς, όπως απαιτείται, με νέες κωδικοποιημένες πληροφορίες.

Είναι όλα σχετικά με την αποθήκευση

Η ομορφιά όλων είναι πώςΜια τεράστια ποσότητα δεδομένων μπορεί να αποθηκευτεί σε μια πολύ συμπαγή περιοχή. Ως επίδειξη, ο κατάλογος χρησιμοποίησε την τεχνολογία του για να κωδικοποιήσει διάφορα φανταστικά βιβλία στο DNA. Για παράδειγμα, ολόκληρος ο κύκλος των μυθιστορημάτων "Οδηγός του Hitchhiker για τον γαλαξία". Αλλά αυτά είναι όλα τα μικρά πράγματα πριν από τις ευκαιρίες έναρξης.

"Αν συγκρίνουμε συγκρίσιμες τιμές, τότεο αριθμός των δυαδικών ψηφίων που μπορείτε να αποθηκεύσετε χρησιμοποιώντας το DNA θα είναι ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερο από αυτό που προσφέρεται από τις ίδιες μονάδες SSD. Για παράδειγμα, πάρτε το μέγεθος μιας κανονικής μονάδας flash. Όταν χρησιμοποιείτε τη μέθοδο DNA για τη διατήρηση πληροφοριών, μπορείτε να γράψετε στη συσκευή το μέγεθος αυτής της μονάδας flash USB εκατομμύρια φορές περισσότερες πληροφορίες από μια κανονική μονάδα flash. "

Συγκρίνεται η σύγκριση με SSDοι προγραμματιστές εξακολουθούν να μην είναι απόλυτα ακριβείς. Το DNA σας επιτρέπει να αποθηκεύετε πολύ περισσότερες πληροφορίες σε ένα συγκρίσιμο όγκο, αλλά η τεχνολογία δεν επιτρέπει άμεση πρόσβαση σε αυτό, όπως στην περίπτωση των ίδιων μονάδων USB. Η τεχνολογία του καταλόγου μετατρέπει τις πληροφορίες σε στερεά φυσικά σφαιρίδια (κόκκοι) από συνθετικό πολυμερές.

Για να αποκτήσετε πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες που πρέπει να λάβετεκωδικοποιημένων συνθετικών πολυμερών σφαιριδίων, την ενυδατώστε ξανά με νερό και έπειτα "διαβάστε" με έναν προσδιοριστή αλληλουχίας DNA. Ως μέρος της διαδικασίας, θα είναι δυνατή η απομόνωση των ζευγών βάσης του DNA, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του αριθμού των μηδενικών και εκείνων που συνθέτουν τις πληροφορίες. Από την αρχή μέχρι το τέλος, αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει τουλάχιστον μερικές ώρες.

Για το λόγο αυτό, αυτή η τεχνολογία είναι κατά κύριο λόγοεπικεντρώθηκε στην αγορά αρχειοθέτησης, όπου δεν απαιτείται γρήγορη πρόσβαση σε πληροφορίες. Συνήθως στην περίπτωση αυτή τα δεδομένα εννοούνται ότι δεν χρησιμοποιούνται ή πολύ σπάνια χρησιμοποιούνται μετά την εγγραφή, αλλά είναι εξαιρετικά σημαντικό να αποθηκευτούν. Ας πούμε, ως εγγύηση για το ψυγείο, μόνο στην κλίμακα της εταιρικής σημασίας.

Ποια οφέλη θα αποφέρει στους συνηθισμένους;χρήστες; Στην αρχή του άρθρου μιλήσαμε για το γεγονός ότι οι περισσότεροι από εμάς δεν σκέφτονται τι συμβαίνει και όπου αποθηκεύονται οι πληροφορίες μας. Σε στερεά μέσα; Ναι, ακόμη και αν υπάρχει μόνο σε μαγνητική ταινία. Δεν μας ενδιαφέρει, όσο έχουμε πρόσβαση ανά πάσα στιγμή.

Λόγω της διάρκειας της διαδικασίας ανάκτησηςπληροφορίες, είμαστε απίθανο να φτάσουμε ποτέ στο επίπεδο όταν κάποια Google Cloud ή Yandex.Disk θα αποθηκεύσουν τις πληροφορίες μας σε γιγαντιαίες δεξαμενές με DNA. Εάν η ίδια τεχνολογία καταλόγου επιβεβαιώσει την αποτελεσματικότητά της, τότε, πιθανότατα, θα βρει τη θέση της στις περιοχές όπου εφαρμόζεται η μακροπρόθεσμη προσέγγιση αποθήκευσης πληροφοριών. Όσον αφορά τη βραχυπρόθεσμη μέθοδο αποθήκευσης πληροφοριών, όπου και οι σκληροί δίσκοι και οι μονάδες SSD χρησιμοποιούνται επί του παρόντος, θα πρέπει να βασιστούμε σε άλλες μεθόδους.

Παρουσιάζοντας προοπτικές

Αυτός ο σωλήνας περιέχει εκατομμύρια αντίγραφα κωδικοποιημένων δεδομένων DNA.

Παρ 'όλα αυτά, εδώ μπορείτε να δείτε σχεδόν επιστημονικές δυνατότητες.

"Φανταστείτε ότι στην εμφύτευση σε σας κάτωΤο δέρμα κοκκίων περιέχει όλες τις πληροφορίες σχετικά με την υγεία σας: δεδομένα σχετικά με τη μαγνητική τομογραφία σας, πληροφορίες για τον τύπο του αίματός σας, ακτινογραφίες για τον οδοντίατρό σας ", λέει ο Park.

"Ίσως θέλετε όλα αυτά τα δεδομένα να είναιπάντα στη διάθεσή σας, αλλά δεν θέλετε να τα αποθηκεύσετε κάπου στο "σύννεφο" ή σε κάποιο απροστάτευτο νοσοκομειακό διακομιστή. Έχοντας πάντα μαζί σας αυτά τα δεδομένα με τη μορφή DNA, θα μπορείτε να τα διαχειριστείτε φυσικά, να αποκτήσετε πρόσβαση εάν είναι απαραίτητο, να τα περιορίσετε σε όλους τους άλλους και να τα ανοίξετε απευθείας στον γιατρό σας. "

"Πρακτικά σε κάθε σύγχρονο νοσοκομείοΥπάρχει ένας sequencer DNA. Δεν λέω ότι επιδιώκουμε ακριβώς έναν τέτοιο στόχο να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τεχνολογία, αλλά στο μέλλον όλα αυτά μπορεί να γίνουν αρκετά δυνατά ", λέει ο κύριος του έργου.

Επί του παρόντος, ο κατάλογος ασχολείται με πειραματικά έργα που αποσκοπούν στην απόδειξη της αποτελεσματικότητας της τεχνολογίας που αναπτύσσουν.

"Δεν αντιμετωπίζουμε οποιεσδήποτε ανεπίλυτες επιστημονικές δυσκολίες, τώρα μιλάμε περισσότερο για τα προβλήματα βελτιστοποίησης των μηχανικών διεργασιών", δήλωσε ο Park.

Με δική του ομολογία, αποφάσισεσυνδεθείτε για να μελετήσετε τις μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων χρησιμοποιώντας το DNA απλά επειδή του φάνηκε μια πολύ δροσερή και καινοτόμος τεχνολογική προσέγγιση για την επίλυση του υπάρχοντος μεγάλου προβλήματος. Τώρα, σύμφωνα με τον εμπειρογνώμονα, αυτή η τεχνολογία μπορεί να γίνει μια από τις σημαντικότερες τεχνολογίες της εποχής μας.