Microsoft heeft een volledig geautomatiseerde DNA-gegevensopslag gebouwd

• Onderzoekers bouwen het eerste geautomatiseerde systeem voor het opslaan en ophalen van gegevens in kunstmatig DNA.
• Ze hebben het 5-byte bericht 'HELLO' opgeslagen en vervolgens opgehaald.
• Op DNA gebaseerd systeem kan enorme hoeveelheden gegevens opslaan in relatief minder ruimte en kan veel langer meegaan dan bestaande opslagapparaten.

We leven in een wereld vol data en het neemt verbazingwekkend snel toe. Volgens de 6e editie van het DOMO-rapport is 90% van de wereldgegevens in de afgelopen 2 jaar gegenereerd. Elke dag wordt er meer dan 2,5 exabyte (of 2,5 miljoen terabytes) aan data gecreëerd, en dit tempo versnelt alleen maar met de groei van het internet der dingen.

Microsoft onderzoekt technieken om zulke enorme hoeveelheden gegevens efficiënt op te slaan. Het bedrijf werkt momenteel aan moleculaire computertechnologieën om gegevens in gefabriceerd DNA te versleutelen en op te halen.

Vergeleken met op silicium gebaseerde chips kan DNA een enorme hoeveelheid digitale informatie opslaan in een relatief kleine ruimte. Het kan alle gegevens die momenteel zijn opgeslagen in een datacenter ter grootte van een magazijn inpakken in een ruimte ter grootte van een luciferdoosje.

In 2018 demonstreerden onderzoekers van de Universiteit van Washington een techniek waarmee ze 1 GB aan data (afbeeldingen, audio, video's, literaire werken) in synthetisch DNA konden opslaan.

Onlangs kwam een ​​onderzoeksteam van de Universiteit van Washington en Microsoft met een geautomatiseerd systeem om gegevens in kunstmatig DNA op te slaan en op te halen. Dit is de eerste keer dat iemand een volledig geautomatiseerd systeem heeft gedemonstreerd om informatie in DNA te houden.

Met behulp van het prototypesysteem hebben ze het 5-byte-bericht 'HELLO' opgeslagen en opgehaald. Kortom, ze codeerden het bericht in fragmenten van kunstmatig DNA en transformeerden het weer in digitale gegevens.

Hoe werkt het?

Om data op te slaan in synthetische DNA-moleculen, zijn meerdere tussenstappen nodig in het onderzoekslab. Het automatiseren van die processen zou opslag op commerciële schaal betaalbaarder maken. Het doel van dit onderzoek is om te bewijzen dat het mogelijk is om volledige automatisering te realiseren.

Referentie:Natuur | doi:10.1038/s41598-019-41228-8 | Microsoft

Het in dit onderzoek ontwikkelde systeem zet digitale data (‘nullen’ en ‘enen’) om in bouwstenen van DNA (‘As’, ‘Ts’, ‘Cs’ en ‘Gs’). Vervolgens gebruikt het een paar kant-en-klare instrumenten om de essentiële chemicaliën en vloeistoffen in een synthesizer te laten stromen (creëert en fragmenten van DNA) en om ze in een container te sturen voor opslag.

Tegoed:Microsoft

Om de gegevens op te halen, bereidt het systeem het DNA voor (door andere chemicaliën toe te voegen) en duwt het naar een andere sectie via microfluïdische pompen, waar DNA-sequenties worden gelezen en weer worden omgezet in digitale gegevens.

Het team heeft ook methoden ontwikkeld om nuttige berekeningen uit te voeren - zoals het zoeken en ophalen van alleen afbeeldingen met een groene fiets of een appel - waarbij alleen de moleculen worden gebruikt, zonder de gegevens weer in een digitaal formaat om te zetten.

Een nieuw soort computersysteem

Onder de juiste omstandigheden kan DNA veel langer meegaan dan bestaande opslagapparaten die in een paar decennia worden afgebroken. Aangezien op DNA gebaseerde systemen vloeibare chemicaliën gebruiken om moleculen te verplaatsen - wat inherent anders is dan de huidige computertechnologieën die elektronen gebruiken - hebben ze volledig nieuwe technische oplossingen nodig.

Lezen:een Tic-Tac-Toe-bordspel op nanoschaal gemaakt van DNA

Dit is een geheel nieuw niveau van computertechnieken waarbij moleculen worden gebruikt voor het opslaan van gegevens en elektronica voor het verwerken en verwerken van gegevens. Het biedt zeker veel intrigerende mogelijkheden voor de toekomst.