- DNA-Speicher bieten im Vergleich zu herkömmlichen Band- und Plattenmedien eine beispiellose Datendichte
- Atlas Data Storage verlässt sich auf kundenspezifische Chips, um DNA für die praktische Archivierung zu synthetisieren
- Beim Lesen von DNA-Daten werden Sequenzierungsmethoden mit integrierten Fehlerkorrekturmechanismen verwendet
Nach fast zehn Jahren interner Forschung und Kommerzialisierungsplanung hat Atlas Data Storage, ein auf der Technologie von Twist Bioscience basierendes Spin-off, einen Fahrplan für die DNA-Datenspeicherung im Terabyte-Bereich bis 2026 skizziert.
Atlas Data Storage gibt an, dass sein unmittelbares Ziel darin besteht, Speicherdichten zu demonstrieren, die hoch genug sind, um 13 TB digitale Daten in einem Volumen unterzubringen, das als ein einziger Wassertropfen beschrieben wird.
Es wird argumentiert, dass DNA ein grundlegend anderes Speicherprofil bietet als Magnetbänder oder plattenbasierte Medien.
Dichtepotenzial der DNA-Speicherung
Laut der UnternehmenDie DNA-Speicherung bietet eine 1.000- bis 1.500-fache Verbesserung der volumetrischen Dichte im Vergleich zu Standard-LTO-10-Bandkassetten.
Basierend auf ChatGPT-Berechnungen hat eine Standard-LTO-10-Kartusche Außenmaße von 105,4 x 101,6 x 21,6 mm, was einem Volumen von etwa 231 Kubikzentimetern entspricht.
Dies entspricht einer nativen Kapazität von 40 TB und einer volumetrischen Dichte von etwa 0,173 TB pro Kubikzentimeter.
Mit diesen Werten könnte ein einzelner Wassertropfen von etwa 0,05 cm³ nur etwa 8,6 GB speichern, während ein zuckerwürfelgroßes Volumen von 1 cm³ etwa 173 GB fassen könnte.
Unter Anwendung der von Atlas behaupteten 1.500-fachen Dichteverbesserung deuten die Berechnungen darauf hin, dass ein einzelner Wassertropfen, etwa 0,05 cm³, theoretisch etwa 13 TB Daten speichern könnte und ein zuckerwürfelgroßes Volumen von 1 cm³ mehr als 260 TB fassen könnte.
Diese Zahlen veranschaulichen das Dichtepotenzial der DNA-Speicherung und zeigen, wie sie Daten, für die sonst Tausende von LTO-10-Kassetten erforderlich wären, in sehr kleine Volumina verdichten könnte.
Die Zahlen hängen jedoch von Annahmen in Bezug auf nutzbares Volumen, Fehlerkorrektur und Replikationsaufwand ab.
Das Atlas-Datenspeichersystem basiert auf maßgeschneiderten Chips, die DNA-Stränge synthetisieren, die digitale Informationen kodieren, ein Prozess, der als Datenschreiben bezeichnet wird.
Berichten zufolge arbeiten aktuelle Prototypen im Gigabyte-Bereich, während die nächste Generation voraussichtlich eine Leistung im Terabyte-Bereich erreichen wird.
Das Lesen gespeicherter Daten basiert auf Sequenzierungsmethoden, die für bekannte DNA-Formate mit integrierter Fehlerkorrektur optimiert sind, was geringere Kosten und einen schnelleren Abruf als bei der Allzwecksequenzierung ermöglicht.
Atlas Data Storage präsentiert die Kombination von Synthese und Sequenzierung als den Mechanismus, der eine praktische DNA-basierte Archivierung ermöglicht und nicht eine rein theoretische Demonstration.
Das Unternehmen gibt an, dass in versiegelten Kapseln bei Raumtemperatur gelagerte DNA Tausende von Jahren lesbar bleiben kann, wobei das Kopieren enzymatisch und nicht mechanisch erfolgt.
Dieser Ansatz vermeidet periodische Medienauffrischungszyklen, die bei Bändern erforderlich sind, und reduziert den langfristigen Kohlenstoffausstoß durch minimalen Kühlbedarf und geringeren Materialumsatz.
Obwohl die Speicherung von 13 TB in einem einzigen Wassertropfen der theoretischen DNA-Dichte entspricht, hängt der praktische Einsatz von Faktoren wie Overhead, Redundanz, Fehlerraten und Abrufgeschwindigkeit ab.
In den letzten zehn Jahren wurde das Potenzial von DNA für eine ultradichte, langfristige digitale Speicherung über die Grenzen herkömmlicher Medien hinaus untersucht.
Im Jahr 2016, Microsoft einen großen Schritt gemacht Kauf von zehn Millionen Strängen langer Oligonukleotide von Twist Bioscience mit der Kodierung von Daten in DNA zu experimentieren.
Bis 2020 hatten Microsoft, Twist Bioscience und Western Digital dies getan eine Allianz gebildet die Entwicklung in diesem Bereich zu beschleunigen.
Allerdings deuten Berichte darauf hin, dass DNA-Speicher in Kassettenform verfügbar werden könnten bis 2030 und Adresse wachsende DatenherausforderungenDer praktische Einsatz bleibt derzeit jedoch begrenzt.
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