Disk budúcnosti, do DNA uložili dáta s hustotou 215 petabajtov na gram

Značky: nové technológieúložné systémyDNA

DSL.sk, 4.3.2017

Tím vedcov z Columbijskej univerzity v New Yorku vytvoril nový rekord hustoty uložených dát, keď sa mu do DNA podarilo spoľahlivo uložiť dáta s reálnou hustotou uložených dát 215 petabajtov, teda 215 tisíc terabajtov, na jeden gram.

Súčasné úložné technológie ukladajú dáta zmagnetizovaním plôšok záznamového média, napríklad u HDD a pások, ukladaním elektrického náboja, flash pamäť, a u novších technológií nastupujúcich po flash zmenou vlastností a napríklad odporu látok.

Do budúcnosti sa ako s perspektívnou technológiou počíta s ukladaním dát priamo do individuálnych molekúl chemických látok, čo umožní dosiahnuť výrazne vyššiu hustotu a kapacitu. Špeciálne nádejným je ukladanie dát do DNA, ktorá sa vyvinula prirodzene ako nosič genetickej informácie u živých organizmov a dokáže spoľahlivo uchovávať dáta po veľmi dlhú dobu.

Pre ukladanie dát do DNA zatiaľ nemáme k dispozícii technológie s potrebným pomerom ceny a výkonu, viacero vedeckých tímov už ale uskutočnilo viacero experimentov takéhoto spôsobu ukladania dát. Tím z Columbijskej univerzity teraz dosiahol nový rekord hustoty aj efektivity ukladania dát do DNA, keď jedna nukleotídová báza pri jeho spôsobe ukladania efektívne kódovala priemerne 1.57 bitov informácií a dosiahnutá hustota bola 215 PB / gram.

Tím nevyvinul žiadnu novú technológiu syntetizovania ani sekvencovania DNA ani nový algoritmus uchovávania dát, skombinoval ale optimálnym spôsobom existujúce technológie a experimentálne overil spoľahlivosť takéhoto uchovávania dát.

Schéma použitého kódovania dát, kliknite pre zväčšenie (obrázok: Columbijská univerzita / Yaniv Erlich / Dina Zielinski / Science)

Na tento účel uložil do DNA cca 2.1 MB dát metódou, ktorú označuje termínom DNA Fountain a ktorá sa spolieha na štandardnú techniku opravných kódov, tzv. Lubyho transformačný kód.

Tím rozdelil kódované dáta na 67 088 segmentov dlhých 32 bajtov, na ktoré aplikoval Lubyho transformačný kód s vytvorením 72 tisíc výsledných enkódujúcich segmentov. Tento algoritmus postupne vyberá náhodné podmnožiny segmentov, ktorých prvky vzájomne XOR-uje a výsledok tvorí výsledný segment.

Výsledné segmenty dát mali 38 bajtov, 32 bajtov XOR-ovaných dát, 4 bajty potrebné pre identifikáciu segmentu a 2 bajty jednoduchých opravných kódov pre detekovanie chyby v uložených dátach. To je celkovo 304 bitov, ktoré boli zakódované do reťazca DNA so 152 nukleotídovými bázami.

Ak algoritmus vytvoril reťazec, ktorý by obsahoval sekvencie robiace problém súčasným technológiám pre manipuláciu s DNA, napríklad viacnásobné opakovanie rovnakého nukleotidu po sebe, tento segment nebol použitý a vygeneroval sa ďalší.

Lubyho kód je vysoko efektívnym opravným kódom, keď dokáže dáta rekonštruovať z ľubovoľnej podmnožiny výsledných segmentov majúcej len o malý zlomok vyššiu početnosť ako bol počet zakódovaných segmentov.

Pre účely súčasných technológií sekvencovania DNA bol každý DNA reťazec doplnený o ďalšie bázy na celkom 200 nukleotidov. Vedci si dali týchto 72 tisíc reťazcov syntetizovať u komerčnej spoločnosti poskytujúcej syntetizáciu, Twist Bioscience, a následne ju analyzovali metódami DNA sekvencovania.

Vzorka s hmotnosťou 10 ng, ktorú získali syntetizovaním, obsahovala množstvo kópií každého reťazca, rádovo milión. To znamená hustotu 200 TB/g a vedci bez problémov po sekvencovaní tejto vzorky, teda zistení prítomných reťazcov DNA, príslušným algoritmom rekonštruovali bez chyby zakódované dáta.

Následne ale testovali, akú praktickú hustotu je možné dosiahnuť samozrejme stále so zachovaním schopnosti spoľahlivo prečítať dáta. Podarilo sa im to aj zo vzorky o hmotnosti 10 pg, v ktorej sa priemerne z každého reťazca nachádzalo približne 1300 kópií. To zodpovedá hustote približne 215 petabajtov uložených dát v jednom grame DNA.

Okrem toho vedci testovali vplyv chemickej duplikácie DNA pomocou súčasných metód na kvalitu uloženej informácie. Dáta sa im podarilo prečítať aj po duplikovaní, ktoré by umožnilo vytvoriť 2.3 x 10 na 15-tu kópií.

Tieto metódy ale zatiaľ nie sú praktické. Syntetizovanie DNA pre uloženie 2.1 MB dát stálo vedcov sedemtisíc dolárov, sekvencovanie za účelom prečítania dát dvetisíc dolárov.

Univerzita informuje o výsledkoch vedcov v tomto oznámení, bližšie informácie je možné nájsť v Science.




Najnovšie články:



Diskusia:

Preco_na_gramy Od: huanggg | Pridané: 4.3.2017 16:11 Chapem ze hmotnost je tiez dolezita, ale nie je nahodou o moc zaujimavejsie mat prepocet na objem ? Odpovedať Známka: 0.4 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: a278617 | Pridané: 4.3.2017 18:03 skor mi to pride, ze coskoro bude povinna chemoterapia, ak pojdes do USA a budes podozrivy z pasovania citlivych udajov vo svojej DNA... Odpovedať Známka: 2.2 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: :Pjetro de | Pridané: 4.3.2017 20:23 To ide ruka v ruke, alebo si myslis ze hustoty beznych veci su tu na Zemi jak material bieleho trpaslika? tona na cm^3? alebo material neutornovej hviezdy, miliarda ton na cm^3? nie, zlaty stred tvori voda 1 g na cm^3 a najhustejsie kovy ako osmium, maju hustotu 22-23 g na cm^3. a to je to najhustejsie co tu na Zemi existuje, takze aj 1000000 g na cm^3 bieleho trpaslika sme straaaaaasne daleko. a potom existuju aj veci s hustotou bud o trocha alebo ovela mensou jak voda (tym nemyslim vzduch) co sa tyka biologie a bio-molekul, tam je to vsetko okolo vody +- maximalne nejaky 2-nasobok (napr. tuky su o 5-30% lahsie jako voda) Odpovedať Známka: 5.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: ffdf | Pridané: 4.3.2017 21:51 ser nato Pietro z Nemecka Odpovedať Známka: -2.1 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: a278617 | Pridané: 4.3.2017 23:56 acm kubicky je 1 x 1 x 1 cm ? nezda sa mi, ze taky objem vody by mal len 1 gram, ako je to mozne ? kor mi pride, ze to ma 10gramov, ale to len tak odahdom.. aj ked zas 100x100x100 cm kocka je 1 milion gramov, co daa fakt tonu na kubik.. ale aj tak mi to nejde do hlavy, potom ta voda nie je az taka husta... Odpovedať Známka: -4.5 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: 1337 | Pridané: 5.3.2017 13:38 Destilovana voda o objemu 1 cm x 1 cm x 1 cm = 1 cm3 = 1 ml ma presne 1 gram (pri nejakych 4 stupnoch Celsia a atmosferickom tlaku). Ako pistal Pjetro, vsetky variacie vody (ina teplota, morska voda, biologicke kvapaliny, atd.) maju odchylku od hustoty destilovanej max niekolko percent. Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_grammy Od: syntaxterrorXXX | Pridané: 5.3.2017 14:29 Variacie sice mozu byt s opakovanim i bez, ale roztoky su uz z oblasti teorie mnozin, prienik z kombinatorikou ktorej ale tiez. Odpovedať Známka: 0.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od reg.: monochrom | Pridané: 6.3.2017 10:01 Predstav si tu malu kocku 1 cm3 vody vaziacu 10 g a virtualne postav vedla seba takych 10 kociek do radu. To je 10 cm3 vaziacich 10 g. Potom takych radov maj vedla seba 10. To je 100 cm3 vaziacich 100 g. Teraz poloz na seba 10 takychto stvorcovych telies. Vznikne ti kocka s objemom 1000 cm3 vaziaca 1000 g. To je vlastne liter vody vaziaci 1 kilogram. Pripadne este pre porovnanie - poldeci je 50 cm3. Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od reg.: monochrom | Pridané: 6.3.2017 10:03 Oprava: v prvej vete ma byt "1 cm3 vody vaziacu 1 g". Odpovedať Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: AlbHert | Pridané: 6.3.2017 11:52 Skolka? Odpovedať Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: a278617 | Pridané: 4.3.2017 23:57 sranda by bola mat kusok toho bieleho trpaslika.. kubik cm tona.. hm.. nikto by nepohol danou hmotou.. bola by sranda.. napr keby sa mi 7cm3 mobil premenil do tej hmoty, razom by mal 7 ton.. zrejme by poskodil pocitacovy stol a nasledne aj statiku panelaku... Odpovedať Známka: 0.7 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: a278617 | Pridané: 5.3.2017 0:11 a na sa niecim tlacit hmota, aby sme dosiahli hustotu napr cez 50g/cm3 ? Odpovedať Známka: -0.8 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: :Pjetro de | Pridané: 5.3.2017 14:30 da, neslusne velkym tlakom, vid biely trpaslik 1 000 000 g/cm^3, kde su elektronove obaly atomov degenerovane a totalne postlacane, ale este stale relativne "normalna" atomova hmota neutronova hviezda 1 000 000 000 000 g/cm^3, ale to nejsu atomy, ale v podstate iba neutrony = megalomanska 10-20 km velka neutronova guča otazka je, ci taky tlak vieme vyvinut a udrzat tu na Zemi, aby sme napr. 2x stacili osmium Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_tlac Od: syntaxterrorXXX | Pridané: 5.3.2017 15:46 Eventualne skutocny odbornik na vyvin jednoducho pouzije wifi vo velkom kancli. Odpovedať Známka: 2.5 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: Hroch_asdf | Pridané: 5.3.2017 2:50 Ach, komentar, na ktory si reagoval bol presne opacne orientovany. Nie je problem spravit strukturu, ktora bude mat 10g a objem 1dm^3. Otazka bola orientovana na technologicky proces vyroby, skladovania a citania tak, aby to bolo mozne. Teda objem moze byt ovyplneny znacne hocicim, co nie je uzitocne pre zaznam, ale potrebne pre funkcnost technologie ako celku. ### Aj tvoj HDD ma vyrazny objem napriek tomu, ze jednotlive dipoly magnetickych ploch naskladane na sebe by mohli zaberat miesto len niekolko mm^3, ak vobec tolko. Odpovedať Známka: 0.0 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: kotko | Pridané: 4.3.2017 22:21 Je zaujimave mat prepocet na objem. Hmotnost je tiez dolezita. Mozno je dolezita aj hrubka a dlzka. Neviem Odpovedať Známka: 5.2 Hodnotiť:

Re: Preco_na_gramy Od: ruter1 | Pridané: 5.3.2017 13:34 To vedia najlepsi truhlik s hawkinom oni maju z fotopasci ofotene setki penisi. Sa im zide velki dna hdd Odpovedať Známka: 5.0 Hodnotiť:

genetická pamäť Od: xyzde | Pridané: 4.3.2017 18:23 Tak to naše ďalšie generácie budú vysoko vzdelané :-) ktohovie, či sa tieto info v rámci živého organizmu budú aj dediť na ďalšie pokolenia :-) Odpovedať Známka: 5.6 Hodnotiť:

Re: genetická pamäť Od: baffiak | Pridané: 4.3.2017 21:21 ak to do ziveho organizmu das, tak ano. no ten zivy organizmus si nepredstavuj, ako nejaku rastlinu, alebo nieco tak zloziteho, vacsinou sa jedna o bakterie a to E.coli alebo nieco podobone. vlozis do plazmidu, ten transformujes do bakterie, tu namnozis a zamrazis v -80. a mas krasnu databazu informacii, ktore ale budes vytahovat z nich 2-3 dni. Odpovedať Známka: 3.3 Hodnotiť:

Winnetou konica Od: Hatatitla. | Pridané: 4.3.2017 21:36 Alebo do nejakého zlatého stafylokoka uložíme informáciu o tom, že koľké miliardy ľudí ma zabiť. Odpovedať Známka: 0.0 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: ffdf | Pridané: 4.3.2017 21:54 podľa nebohého MuDr. Zimmermanna ho má každý druhý človek, lieči sa až ked robí problémy...tedA SRAť NAňHO! Odpovedať Známka: 3.3 Hodnotiť:

Winnetou konica Od: Hatatitla. | Pridané: 5.3.2017 4:07 To je čo za šašo?? Na zlatého stafylokoka sú zákerné úmrtia a max. do 96 hodín spálenie. Neliečiteľná forma bacila je v našich nemocniciach aj bežná... Odpovedať Známka: -2.7 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: ruter1 | Pridané: 5.3.2017 13:42 Podla vyskumu z usa a prof zimerma stafilok obiva setki penisi a posvi a teda neskodi Odpovedať Známka: 3.3 Hodnotiť:

Winnetou konica Od: Hatatitla. | Pridané: 5.3.2017 19:21 Škodí viac ako si myslíš. A problém je, ak ho už raz schytáš, napríklad pri pôrode, sa ho vôbec zbaviť. Je veľmi odolný a žije v symbióze v organizme. A to je ten prúser... Nedá sa ho zbaviť! Odpovedať Hodnotiť:

dnes má meniny Kazimír Od: jlkjlkj | Pridané: 4.3.2017 20:44 takze pc si budu vymienat info gang-bangom ? :D Odpovedať Známka: 4.3 Hodnotiť:

Re: dnes má meniny Kazimír Od: martincc | Pridané: 5.3.2017 9:26 Farkas a jeho samoopravne kody :-D pozdravujem na FEI STU Odpovedať Známka: 2.0 Hodnotiť:

Re: dnes má meniny Kazimír Od: Radkookdar | Pridané: 5.3.2017 11:19 Boha skoro som na neho zabudol a aj na jeho linearne kokotiny. A vzdy sa najde niekto kto mi ho pripomenie :( Odpovedať Známka: 6.0 Hodnotiť:

Winnetou konica Od: Hatatitla. | Pridané: 4.3.2017 21:09 To akože každý si bude zároveň sám sebe diskom? Zaujímavé... Odpovedať Známka: -4.0 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: baffiek | Pridané: 4.3.2017 21:17 nie Odpovedať Známka: 3.3 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: -...- | Pridané: 4.3.2017 21:19 Niesom tlsty, len mam vela stiahnutych filmov.. Odpovedať Známka: 5.7 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: FFDF | Pridané: 4.3.2017 21:55 Máš AJ VOLAčKU??? Odpovedať Známka: -1.4 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: kekeket | Pridané: 4.3.2017 22:00 no ten tvoj bachor ma v sebe vsetko porno na internete 5x zduplikovane Odpovedať Známka: 2.7 Hodnotiť:

Re: Winnetou konica Od: syntaxterrorXXX | Pridané: 5.3.2017 4:11 *optimalizovane na roznym rychlostiam pripojenia a specifickym dekodovacim schopnostiam koncovych zariadeni zodpovedajuci datovy tok Odpovedať Známka: 2.5 Hodnotiť:

..... Od: -...- | Pridané: 4.3.2017 21:17 Zaujimalo by ma aka je rychlost sekvenceho citania a nahodneho pristupu k datam. Snad je to do 1 mb do jedneho dna.... vyprevadim sa sam Odpovedať Známka: 5.0 Hodnotiť:

Re: ..... Od: baffiak | Pridané: 4.3.2017 21:20 momentalne, najrychlejsie technologie? tisice, az miliony bazy za sekundu, cize ziaden problem. horsie, je to s tym spracovanim vysledku. Odpovedať Známka: 5.6 Hodnotiť:

dnes má meniny Nový rok, Deň vzniku SR Od: _Buržuj | Pridané: 4.3.2017 21:44 Zaujímave, že niečo takéto sa nezrodí v našej úžasnej krajine, výstavnej skrini slovanstva, kde sú najkrajšie ženy a najšikovnejší muži a ktorá urputne bráni svoje hranice proti hnusným imigrantom z blízkeho východu ale v tej hnusnej Amerike! Alebo žeby to bolo naopak a my žijeme v stoke? Odpovedať Známka: -3.1 Hodnotiť:

Re: dnes má meniny Nový rok, Deň vzniku SR Od: bnc.. | Pridané: 5.3.2017 13:47 Sak sa tam odjeb ty ublizeny kokotko a neliec si tu komplexy. Odpovedať Známka: 4.1 Hodnotiť:

Jjsnnbbd Od: Tulen | Pridané: 4.3.2017 21:46 Americki obtlstli pravidelni pozieraci hamburgerov budu doslova datovymi centrami a cloudovymi uloziskami zaroven Odpovedať Známka: 3.3 Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: .ff | Pridané: 4.3.2017 22:48 . Odpovedať Známka: -2.0 Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: .ff | Pridané: 4.3.2017 22:50 Trochu sa poobzeraj okolo seba a prid sa pozriet do Ba do McDonaldu, uvidis, kto je obtlstly pozierac hamburgerov, ty zakomplexovane slovenske hovno. Odpovedať Známka: -0.8 Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: tulen | Pridané: 4.3.2017 23:05 Tato mozem zozrat tu stolicku ? http://dopice.sk/jew Odpovedať Známka: 6.0 Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: Intrigar(neprihlaseny) | Pridané: 5.3.2017 0:28 ale to skrátenie na konci :D jew :D :.. no teraz neviem či náhoda či úmysel ? :D :D :D Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: Kbbdy | Pridané: 5.3.2017 7:02 Že Arméni? Odpovedať Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od reg.: roob_ | Pridané: 5.3.2017 9:44 to vies ako si velke teamy v F1 vychovavaju jazdcov, podporuju ich odmlada.. tamtoho si vychovava Michelin do reklam na gumy :) Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

kto od koho? Od: syntaxterrorXXX | Pridané: 5.3.2017 10:05 A vcely kralovne. Odpovedať Hodnotiť:

Re: Jjsnnbbd Od: Kbbdy | Pridané: 7.3.2017 19:18 Že Arméni? Odpovedať Hodnotiť:

informacie v nas Od: dna sifra | Pridané: 5.3.2017 11:55 asi uz je nacase spustit anlayzu, ci nie su uz v nasej dna tiez zakodovane aj ine informacie ako ocakavame ;) Odpovedať Hodnotiť:

Výpočet Od: Výpočet | Pridané: 5.3.2017 18:03 Zadaním vašej váhy a ďalších údajov môžete na stránke http://dopice.sk/ lol vypočítať koľko pamäte sa vôjde do vašej DNA. Odpovedať Známka: 6.0 Hodnotiť:

Hladný hdd Od: Kamikaze1 | Pridané: 6.3.2017 9:47 Takže s touto technologiou nielen, že musím napájať elektrinou ale ešte aj prikrmovať ho? A báť sa aby mi nikto z HDD neukradol dáta s vatovou tyčinkou? :D A keď sa budem vzorovo starať o faunu v DNAdiskoch tak mi kapacita porastie? :D Odpovedať Hodnotiť:

Re: Hladný hdd Od: kvetinac | Pridané: 6.3.2017 11:23 A si predstav ze v kvetinacoch budes drzat instalacky alebo zalohy. Odpovedať Hodnotiť:

Vyrok Od: KapitanDanko | Pridané: 6.3.2017 12:30 Žiaden človek nedokáže dať toľko dát človeku, ako dokáže dať len človek človeku! Odpovedať Hodnotiť:

... sa vyvinula ... Od: aasami | Pridané: 6.3.2017 14:04 Tato veta ma pobavila: "Špeciálne nádejným je ukladanie dát do DNA, ktorá sa vyvinula prirodzene ako nosič genetickej informácie u živých organizmov" Pripomina mi to detstvo: Ta vaza sa rozbila sama! Zvlast, ked sa hovori o ukladani informacii do DNA. Vsak, skuste vysypat pismenkovu polievku na papier, ci Vam vznikne nejaka pekna basnicka. Lebo keby ste to spravili s DNA, tak by to musela byt cela kniznica literarnych diel, vzniknutych len tak - nahodou. Odpovedať Hodnotiť:

Pridať komentár