DNA - Neue Datensparen? DNA - Neue Datensparen?

DNA - Neue Datensparen?

     Stellen Sie sich einen Datenbadung vor, der ganze Bibliotheken im Volumen der Reiskörner beherbergt, das Jahrtausend überlebt und keine Speicherungsenergie erfordert. Es ist keine Science -Fiction - es ist DNA! Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten an der Technologie, die die biologischen Lebenskodizes in das digitale Archive der Zukunft verändert. Die DNA -Aufzeichnung ist eine Revolution, die Natur und Technologie auf völlig neue Weise kombiniert. Bist du bereit für eine solche Zukunft?

Angesichts der wachsenden Bedürfnisse im Zusammenhang mit der Speicherung großer Datenmengen suchen Wissenschaftler nach alternativen Lösungen, die über traditionelle Technologien wie eine Pendrive oder eine "Cloud" hinausgehen. Eine der vielversprechendsten Anweisungen ist die Verwendung von DNA als Medium für die Aufzeichnung von Daten, da sie dank seiner hohen Informationsdichte und Haltbarkeit in Zukunft revolutioniert werden kann. Jetzt 350 Mal beschleunigen und so die Überzeugung bestätigen, dass es in naher Zukunft die beste Lösung sein wird.

 

Quelle: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08040-5

 

Das Long Qiana -Team von der Universität Peking hat einen Weg entwickelt, um den Datencodierungsprozess in DNA erheblich zu beschleunigen und hunderte Male eine größere Effizienz zu erreichen. Die Inspiration bestand darin, natürliche biologische Mechanismen wiederherzustellen, die die Genexpression regulieren, die eine schnellere und präzisere Aufzeichnung von Informationen ermöglichten. Die Entwicklung dieser Methode kann die Technologie auf breite, praktische Anwendungen schließen. Wissenschaftler haben einen beeindruckenden Fortschritt erzielt und große Datenmengen, einschließlich Bilder, mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Mälmen, die größer als bisher möglich sind, codiert. Dieser Durchbruch beschleunigt den Prozess erheblich und macht ihn effektiver und eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Informationsspeicherung.

 

Wie haben sie das gemacht?

 

Das Team hat lange DNA -Banden in Binärcode, Sequenz von Einen und Nullen verwandelt, die in Datenspeichercomputern verwendet werden. Sie begannen mit vorgefertigten DNA -Vorlagen, die als Basis diente, für die kürzere DNA -Stränge wie Perlen auf einer Schnur hinzugefügt wurden. Dann verwendeten sie eine chemische Reaktion, um einige dieser "Perlen" eine Methylgruppe (CH3), ein Molekül aus Kohle und Wasserstoff, hinzuzufügen.

Metilierte "Perlen" werden zu einem Binärcode, und nicht -methylierter dienen als Null. Unter natürlichen Bedingungen verwenden Zellen denselben Methylierungsprozess, um die DNA zu modifizieren, ohne die Grundsequenz zu ändern, wodurch sie eine stabile zusätzliche Speicherung zusätzlicher Schichten von Regulationsinformationen stabil machen können.

Qian und seine Kollegen haben in einem bestimmten Zeitpunkt eine Möglichkeit entwickelt, diesen Prozess mehrmals auszuführen und jeder Vorlage einen speziellen "Barcode" hinzuzufügen. Dies ermöglichte, 350 Informationseinheiten gleichzeitig zu sparen, d. H. Bits auf einer DNA -Probe - hunderte Male mehr als der vorherige Standard, der nur ein Bit auf einmal geschrieben hatte.

 

Lustige Tatsache

 

Als Testbilder schrieben Wissenschaftler das Bild von Panda und das Bild eines Tigers aus dem alten China und wiedererlangten sie mit einem DNA -Sequenzer, der durch einen Fehlerkorrekturalgorithmus unterstützt wurde. Die wiederhergestellten Bilder wurden mit einer Genauigkeit von 97 Prozent oder größer erstellt.

 

Vorteile der Datenspeicherung in DNA

 

  1. Riesige Kapazität : DNA ermöglicht es Ihnen, Daten mit einer Dichte zu speichern, die für andere Medien unerreichbar ist. Theoretisch kann ein Gramm DNA etwa 215 Datenpetabyte aufnehmen, was es zu einem idealen Medium macht, um große Daten zu archivieren (z. B. in Bibliotheken oder Forschungszentren).
  2. Haltbarkeit : Unter geeigneten DNA -Bedingungen kann es Tausende von Jahren überleben, was sie zu einem idealen Träger für Daten macht, die eine langfristige Speicherung erfordern.
  3. Mindestauswirkungen von Umwelt : Im Vergleich zu herkömmlichen Rechenzentren, die enorme Energiemengen verbrauchen, ist DNA eine ökologischere Lösung, da die Speicherung von Informationen in diesem Formular keine kontinuierliche Kühlung oder einen hohen Energieverbrauch erfordert.

 

Nachteile und Herausforderungen

 

  1. Kosten und zeitaufwändig : Aktuelle Methoden zur Aufzeichnung von Daten zu DNA wie De -novo -Synthese sind teuer und langsam. Obwohl neue Technologien entwickelt werden, z. Die Verwendung natürlicher DNA -Methylierungsprozesse ist im Vergleich zu herkömmlichen Datenaufzeichnungsmethoden nach wie vor eine signifikante Einschränkung.
  2. Speichern und Lesen Fehler : Der DNA -Datencodierungsprozess kann für Fehler anfällig sein, die sich aus Molekülenschäden oder Unvollkommenheiten bei der Sequenzierung ergeben.

 

Um zusammenzufassen

 

Die DNA -Datenaufzeichnung ist eine Technologie der Zukunft, die die Methode zum Speichern von Informationen revolutionieren kann. Es bietet außergewöhnliche Dichte und Haltbarkeit, erfordert jedoch erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Kosten, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Wenn diese Herausforderungen überwunden werden, kann die DNA zu einem Schlüsseldatenmedium in der Informationszeit werden.

 

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