„Microsoft“ planuoja pridėti DNR duomenų saugyklą prie savo debesies

yoshi sodeoka

Remiantis ankstyvaisiais tyrimais, susijusiais su filmų ir dokumentų saugojimu DNR, „Microsoft“ kuria aparatą, kuris naudoja biologiją pakeisti juostinius įrenginius, teigia bendrovės mokslininkai.

Kompiuterių architektai iš „Microsoft Research“ teigia, kad bendrovė įformino tikslą, kad šio dešimtmečio pabaigoje duomenų centre veiktų DNR pagrindu veikianti saugojimo sistema. Tikslas – per trejus metus sukurti proto-komercinę sistemą, kurioje būtų saugomas tam tikras DNR duomenų kiekis viename iš mūsų duomenų centrų, bent jau butiko programai, sako Dougas Carmeanas, „Microsoft Research“ partneris architektas. Jis apibūdina galimą įrenginį kaip didelio aštuntojo dešimtmečio „Xerox“ kopijuoklio dydį.

„Microsoft“ viduje siekia dar ambicingesnio tikslo pakeisti juostinius įrenginius – įprastą informacijos archyvavimo formatą. Tikimės, kad jis bus pažymėtas kaip „Jūsų saugykla su DNR“, – sako Carmeanas.

Planai rodo, kaip rimtai kai kurios technologijų įmonės žiūri į iš pažiūros keistą idėją išsaugoti vaizdo įrašus, nuotraukas ar vertingus dokumentus toje pačioje molekulėje, iš kurios pagaminti mūsų genai. Priežastis, sako Viktoras Žirnovas, vyriausiasis mokslininkas Puslaidininkių tyrimų korporacija , yra tai, kad pastangos sumažinti kompiuterio atmintį pasiekia fizines ribas, tačiau DNR gali saugoti neįtikėtino tankio duomenis.

Suformatuotas DNR, kiekvienas kada nors sukurtas filmas tilptų į mažesnį nei cukraus kubelio tūrį.

DNR yra tankiausia žinoma laikmena visatoje, tik pagrįsta fizikos dėsniais. Dėl šios priežasties žmonės į tai žiūri, sako Žirnovas. O problema, kurią sprendžiame, yra eksponentinis saugomos informacijos augimas.

Praėjusių metų liepą „Microsoft“ viešai paskelbė, kad DNR grandinėse išsaugojo 200 megabaitų duomenų, įskaitant muzikinį vaizdo įrašą, ir tai pasiekė rekordą. Darbas, aprašytas popierius kovo mėn. paskelbtas išankstinio spausdinimo serveryje „Biorxiv“, kuriam vadovavo Karin Strauss iš „Microsoft Research“ ir Vašingtono universiteto kompiuterių mokslininko Luiso Ceze'o laboratorijos.

Išlieka didelių kliūčių, trukdančių sukurti praktinę saugojimo sistemą. Skaitmeninių bitų konvertavimas į DNR kodą (sudarytą iš nukleotidų grandinių, pažymėtų A, G, C ir T) tebėra sunkus ir brangus dėl cheminio proceso, naudojamo DNR grandinėms gaminti. Savo demonstraciniame projekte „Microsoft“ panaudojo 13 448 372 unikalius DNR gabalus. Ekspertai teigia, kad tiek medžiagos pirkimas atviroje rinkoje kainuotų 800 000 USD.

Pagrindinė DNR saugojimo problema yra kaina, sako Yaniv Erlich, Kolumbijos universiteto profesorius, kuris anksčiau šiais metais. pranešė apie naują požiūrį į DNR duomenų saugojimą . Taigi pagrindinis klausimas yra, ar „Microsoft“ išsprendė šią problemą. Remdamasis jų publikacija, Erlichas sako, kad aš nepastebėjau jokios pažangos siekiant šio tikslo, bet galbūt jie turi kažką savo planuose.

„Microsoft“ teigimu, DNR saugojimo kaina turi sumažėti 10 000 kartų, kad ji būtų plačiai naudojama. Nors daugelis ekspertų teigia, kad tai mažai tikėtina, „Microsoft“ mano, kad tokia pažanga gali įvykti, jei kompiuterių pramonė to pareikalautų.

Taip pat labai svarbu automatizuoti skaitmeninių duomenų įrašymo į DNR procesą. Remdamasis keliomis savaitėmis, kurių prireikė eksperimentui atlikti, Carmeanas apskaičiavo, kad duomenų perkėlimo į DNR greitis buvo tik 400 baitų per sekundę. „Microsoft“ teigia, kad tai turi padidėti iki 100 megabaitų per sekundę.

Skaityti duomenis lengviau. Tai buvo padaryta naudojant didelės spartos sekos sudarymo mašiną, įskaitant konkrečias failų dalis, panašiai kaip laisvosios prieigos atmintis kompiuteryje. „Microsoft“ mano, kad net du kartus pagerinus DNR skaitymą, šis sistemos aspektas būtų pakankamai efektyvus komerciniam naudojimui.

Kadangi duomenų įrašymas ir gavimas į DNR vyksta lėtai, bet koks ankstyvas technologijos naudojimas bus apribotas ypatingomis aplinkybėmis. Tai gali apimti duomenis, kuriuos reikia archyvuoti dėl teisinių ar reguliavimo priežasčių, pvz., policijos kūno kameros vaizdo įrašus arba medicininius įrašus.

„Microsoft“ šiuo metu dirba su Twist Bioscience , DNR gamintojas, įsikūręs San Franciske. „Twist“ yra viena iš daugelio naujai suformuotų įmonių, bandančių pagerinti DNR gamybą. Į sąrašą dabar įtrauktos startuoliai „DNAScript“, „Nuclera Nucleics“, „Evonetix“, „Molecular Assemblies“, „Catalog DNA“, „Helixworks“ ir „Oxford Nanopore“ padalinys, vadinamas „Genome Foundry“.

Viena įdomi galimybė, kurios siekia kai kurie startuoliai, yra pakeisti 40 metų senumo cheminį procesą, naudojamą DNR gamybai, tokiu, kuriame naudojami fermentai, kaip tai daro mūsų organizmai. Jeanas Bolot, mokslinis direktorius Technicolor Research, Los Altos, sako, kad jis finansuoja tokį darbą Harvardo universitete, genomikos eksperto George'o Churcho laboratorijoje.

Esu įsitikinęs, kad šiais metais turėsime rezultatų, apie kuriuos galime kalbėti, sako Bolotas ir priduria, kad jo įmonė diskutavo su kino studijomis, kaip jos galėtų panaudoti DNR saugyklą. Jis sako, kad pusė visų filmų, sukurtų iki 1951 m., jau prarasti, nes buvo saugomi ant celiulioido. Dabar nauji formatai, tokie kaip didelės raiškos vaizdo įrašas ir virtualioji realybė, didina studijų galimybes išsaugoti savo darbą, sako jis.

Žirnovas sako, kad kompiuterių lustų gamintojai rimtai žiūri į DNR, nes yra fizinių apribojimų, kiek duomenų galima saugoti įprastose laikmenose, pavyzdžiui, juostose ar standžiuosiuose diskuose. Jo organizacija, kurią finansuoja Microsoft, Intel ir kiti taikomiesiems tyrimams atlikti, nuo 2013 m. pradėjo atidžiau nagrinėti DNR. Jis sako, kad puslaidininkių ekspertai, manę, kad DNR yra per minkšta, nustebo sužinoję, kad ji trunka nuo šimto iki tūkstantį kartų ilgesnis nei silicio prietaisas. Molekulė yra tokia stabili, kad dažnai išgaunama iš mamuto kaulų ir senovės žmonių liekanų.

Tačiau svarbiausia jo savybė yra tankis. DNR gali talpinti 1 000 000 000 000 000 000 (dar žinomas kaip kvintilijonas) baitų informacijos kubiniame milimetre. Tankis lemia viską, sako Žirnovas.

„Microsoft Research“ atstovas sakė, kad bendrovė šiuo metu negali patvirtinti produkto plano specifikos. Bendrovės viduje DNR saugojimo idėja, matyt, sulaukia šalininkų, tačiau dar nėra visuotinai priimta. Mūsų vidiniai žmonės mumis tiki, bet ne juostos saugojimo žmonės, sako Carmeanas, buvęs geriausias „Intel“ lustų dizaineris.

Be to, kad DNR yra tanki ir patvari, ji turi dar vieną privalumą, kuris nėra dažnai minimas – tai ypatinga jos svarba žmonių rūšiai. Pagalvokite apie tuos senus diskelius, kurių nebegalite perskaityti, arba molines lenteles su neiššifruojamais hieroglifais. Skirtingai nuo tokios žiniasklaidos, DNR tikriausiai niekada neišeis iš mados.

Mes visada skaitysime DNR, kol būsime žmonės, sako Carmeanas.

paslėpti