- Forscher der University of Missouri behaupten, dass DNA-Festplatten wiederholt speichern, löschen und neu beschreiben können
- Die Frameshift-Kodierung wandelt binäre Daten in DNA-Sequenzen zur molekularen Speicherung um
- Nanoporensensoren lesen DNA-Sequenzen, indem sie subtile elektrische Signaländerungen erkennen
Die University of Missouri hat Fortschritte bei einer sogenannten „DNA-Festplatte“ angekündigt und behauptet, sie könne Informationen wiederholt speichern, löschen und neu schreiben.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten bzw Cloud-Speicherdie auf magnetischen oder Festkörpermedien basieren, nutzt dieser Ansatz die molekulare Stabilität der DNA.
Die Forscher behaupten, dass DNA eine außergewöhnliche Speicherdichte und Langlebigkeit bietet, was ein solches Gerät im Vergleich zu heutigen sowohl praktisch als auch energieeffizient machen könnte Rechenzentren.
Potenzial und Versprechen der Speicherung auf molekularer Ebene
„DNA ist unglaublich – sie speichert den Bauplan des Lebens in einem winzigen, stabilen Paket“, sagte Li-Qun „Andrew“ Gu, Professor für chemische und biomedizinische Technik am Mizzou’s College of Engineering
„Wir wollten sehen, ob wir Informationen auf molekularer Ebene schneller, einfacher und effizienter als je zuvor speichern und umschreiben können.“
Details zum Schreibprozess bleiben begrenzt, obwohl die zugehörige Arbeit der Forscher eine Methode namens Frameshift-Kodierung beschreibt, die binäre Informationen in Nukleotidsequenzen umwandelt, die dann als DNA-Stränge synthetisiert werden können.
Auf der Leseseite koppelt das Team ein kompaktes elektronisches Gerät mit einem Nanoporensensor.
Während die DNA die Nanopore passiert, werden subtile elektrische Veränderungen erkannt und von Elektronik und Software interpretiert, wodurch die A-, C-, G- und T-Sequenzen wieder in Binärsequenzen umgewandelt werden.
Diese Kombination aus molekularer Kodierung und elektronischer Sensorik soll wiederbeschreibbare Funktionalität in einer Form bereitstellen, die dem bekannten Festplatten-Workflow ähnelt.
Während der Ansatz weitgehend theoretisch bleibt, argumentieren die Forscher, dass er als langfristige Alternative zu energieintensiven Speicherlösungen dienen könnte.
Insbesondere die Wiederbeschreibbarkeit wird als Unterscheidungsmerkmal angepriesen. Frühere DNA-Speichersysteme dienten weitgehend der Archivierung – Daten konnten gespeichert, aber nicht einfach geändert werden.
Trotz der Aufregung muss das Team noch ein miniaturisiertes, gebrauchsfertiges Gerät vorführen – und Prototypdetails, Betriebsbenchmarks und Verfügbarkeitszeitpläne wurden nicht mitgeteilt, sodass Fragen zu Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kosten unbeantwortet bleiben.
Die Forscher erkennen an, dass die Verkleinerung einer DNA-Festplatte auf die Größe eines USB-Sticks eher ein langfristiges Ziel als eine unmittelbare Realität ist.
Vergleiche mit Cloud-Speicher oder kommerziell Festplatten bleiben zum jetzigen Zeitpunkt spekulativ und die praktische Umsetzung könnte Jahre der Entwicklung und Validierung erfordern.
Dieser aktuelle Durchbruch basiert auf jahrzehntelanger Forschung zur DNA-basierten Datenspeicherung, einschließlich Kooperationen mit dem MIT, der University of Washington und Microsoft.
Was diese Bemühungen besonders hervorzuheben scheint, ist die behauptete Kombination aus Einfachheit, Geschwindigkeit und Wiederbeschreibbarkeit.
Die DNA-Speicherung ist endlich in greifbare Nähe gerückt und verspricht Milliarden von Terabyte in mikroskopisch kleinen Volumina für Jahrhunderte, für den Einzelnen könnte sie jedoch unerreichbar sein.
Atlas Data Storage vor kurzem enthüllte Pläne zur Speicherung von 13 TB an digitalen Informationen in einem Raum so klein wie ein Wassertropfen.
Allerdings bleibt diese Technologie extrem teuer. Biomemory, ein französisches Startup, verkauft seine 1-KB-DNA-Speicherkarten paarweise für 1.000 US-Dollar.
Das bedeutet, dass Sie zum Speichern von 5 MB (5.120 KB) Daten 5.120 Kartenpaare benötigen würden, was etwa 5.120.000 US-Dollar kosten würde – würden Sie also so viel für eine jahrhundertelange Speicherung bezahlen?
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