Microsoft hat einen vollständig automatisierten DNA-Datenspeicher aufgebaut

• Forscher bauen das erste automatisierte System zum Speichern und Abrufen von Daten in künstlicher DNA.
• Sie haben die 5-Byte-Nachricht „HALLO“ gespeichert und dann abgerufen.
• DNA-basiertes System kann riesige Datenmengen auf relativ weniger Platz speichern und könnte viel länger halten als vorhandene Speichergeräte.

Wir leben in einer Welt voller Daten und sie nimmt in erstaunlichen Geschwindigkeiten zu. Laut der 6. Ausgabe des DOMO-Berichts wurden 90% der weltweiten Daten in den letzten 2 Jahren generiert. Über 2,5 Exabyte (oder 2,5 Millionen Terabyte) an Daten werden täglich erstellt, und dieses Tempo nimmt mit dem Wachstum des Internets der Dinge nur zu.

Microsoft erforscht Techniken, um solche enormen Datenmengen effizient zu speichern. Das Unternehmen arbeitet derzeit an molekularen Computertechnologien, um Daten in hergestellter DNA zu verschlüsseln und abzurufen.

Im Vergleich zu Chips auf Siliziumbasis kann DNA eine riesige Menge an digitalen Informationen auf relativ kleinem Raum speichern. Es kann alle Daten, die derzeit in einem Rechenzentrum von der Größe eines Lagerhauses gespeichert sind, in einen Raum von der Größe einer Streichholzschachtel packen.

2018 demonstrierten Forscher der University of Washington eine Technik, mit der sie 1 GB Daten (Bilder, Audio, Videos, literarische Werke) in synthetischer DNA speichern konnten.

Kürzlich hat ein Forschungsteam der University of Washington und Microsoft ein automatisiertes System entwickelt, um Daten in künstlicher DNA zu speichern und abzurufen. Dies ist das erste Mal, dass jemand ein vollständig automatisiertes System demonstriert, um Informationen in der DNA zu speichern.

Mit dem Prototypsystem speicherten sie die 5-Byte-Nachricht „HALLO“ und holten sie dann wieder ab. Im Grunde haben sie die Nachricht in Schnipsel künstlicher DNA codiert und sie wieder in digitale Daten umgewandelt.

Wie funktioniert es?

Um Daten in synthetischen DNA-Molekülen zu speichern, erfordern mehrere Zwischenschritte manuelle Eingriffe im Forschungslabor. Die Automatisierung dieser Prozesse würde die Speicherung im kommerziellen Maßstab erschwinglicher machen. Ziel dieser Studie ist der Nachweis, dass eine vollständige Automatisierung möglich ist.

Referenz:Natur | doi:10.1038/s41598-019-41228-8 | Microsoft

Das in dieser Forschung entwickelte System wandelt digitale Daten ("Nullen" und "Einsen") in DNA-Bausteine ​​("As", "Ts", "Cs" und "Gs") um. Dann verwendet es ein paar handelsübliche Instrumente, um die essentiellen Chemikalien und Flüssigkeiten in einen Synthesizer (Erzeugt und Schnipsel von DNA) zu leiten und sie zur Aufbewahrung in einen Behälter zu lenken.

Credit:Microsoft

Um die Daten abzurufen, bereitet das System die DNA vor (durch Zugabe anderer Chemikalien) und schiebt sie über mikrofluidische Pumpen in einen anderen Abschnitt, wo DNA-Sequenzen gelesen und wieder in digitale Daten umgewandelt werden.

Das Team entwickelte auch Methoden, um nützliche Berechnungen durchzuführen – wie zum Beispiel das Suchen und Abrufen nur von Bildern, die ein grünes Fahrrad oder einen Apfel enthalten – und verwendet nur die Moleküle, ohne die Daten wieder in ein digitales Format umzuwandeln.

Eine neue Art von Computersystem

Unter geeigneten Bedingungen könnte DNA viel länger halten als bestehende Speichergeräte, die in ein paar Jahrzehnten abgebaut werden. Da DNA-basierte Systeme flüssige Chemikalien verwenden, um Moleküle zu bewegen – was sich von Natur aus von den heutigen Computertechnologien unterscheidet, die Elektronen verwenden – erfordern sie völlig neue technische Lösungen.

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Dies ist eine ganz neue Ebene von Computertechniken, bei denen Moleküle zum Speichern von Daten und Elektronik zum Handhaben und Verarbeiten von Daten verwendet werden. Es birgt definitiv viele faszinierende Möglichkeiten für die Zukunft.