Världen upplever en brist på ledigt utrymme för lagring av digital data. Detta problem har funnits i flera år, men vanliga människor tänker knappast någonsin på det. För inte så länge sedan fanns det en tid då ledigt utrymme för inspelning av digital data begränsades av storleken på din dators hårddisk. När gränsen nåddes gick vi antingen för en ny hårddisk eller spelade in allt på optiska media. När de slutade raderade vi bara gamla data och spelade in nya. Men det finns de som aldrig tar bort data.
Till exempel gör många företag inte detta, särskilt de vars verksamhetsområde och värde beror på den digitala information de har. Tiderna förändras. Tekniken går framåt. Nu raderas inte informationen, den överförs till "molnet". Förresten, själva termen "moln" är mycket flyktig och återspeglar inte ett verkligt fysiskt naturfenomen alls. Han verkade bara väldigt bekväm och vacker, och de lämnade honom. Var lagras data? Det spelar ingen roll alls, åtminstone så länge vi kan vända oss till dem när som helst. Är det troligt att vi så småningom kommer slut på molnlagringsutrymme? Ingen tänker på det. Så länge du betalar för prenumerationen är allt bra. Lite utrymme? Du väljer en ny tullplan och du får ännu mer utrymme för din information.
Denna rörighet har gjort det svårt för människor att till och med föreställa sig att vi en dag skulle ha slut på ledigt utrymme för att lagra digitala data. Eftersom det brukade vara svårt att föreställa sig att förr eller senare kan det rinna ut färskt vatten på jorden, vars reserver fylls på grund av dess cirkulation i naturen. Men här är verkligheten. År 2018 närmade sig vattenförsörjningen i Kapstaden, Sydafrika, snabbt till full utarmning. Och vi, människor som inte tänker på det, närmar sig snabbt en brist på ledigt utrymme för lagring av digital data.
Data, data, data runt
Det främsta skälet till denna utarmning av fritt utrymme är naturligtvis relaterat till den hastighet med vilken vi producerar nya data. Tack vare 3,7 miljarder Internetanvändare genereras cirka 2,5 quintillioner byte information varje dag runt om i världen. Av alla tillgängliga digitala data idag har 90 procent skapats under de senaste två åren. Och med ökningen av antalet använda smarta enheter som ansluter till World Wide Web (samma "Internet of Things") kommer dessa nummer att växa ännu mer inom en snar framtid.
"När folk pratar om molnlagring menar de ofta att det finns någon form av oändligt fritt utrymme för att lagra information," kommenterar Hyun Jun Park, chef och medgrundare av Catalog, ett datalagringsföretag, till Digital Trends.
Kampanjvideo:
”Molnet är dock samma dator som lagrar dina data. Människor inser helt enkelt inte att så mycket digital data genereras i världen att takten i vilken den produceras ligger betydligt före vår förmåga att lagra allt. I en mycket nära framtid kommer vi att se ett stort gap mellan mängden användbar data och vår förmåga att lagra dem med traditionella medier."
Eftersom molnlagringsföretag ständigt är upptagna med att bygga nya datacenter eller utöka befintliga är det mycket svårt att förutsäga när vi faktiskt kommer att förlora allt ledigt utrymme. I enlighet med samma Park, 2025, kan mänskligheten i aggregerat generera mer än 160 zettabyte digital information (zettabyte, för de som inte vet, detta är en biljon gigabyte). Hur mycket av denna volym kan vi verkligen spara? Omkring 12,5 procent, säger Park.
Den här frågan måste definitivt tas upp.
Är DNA svaret?
Så säger Park, Nathaniel Rocket, och deras kollegor vid Massachusetts Institute of Technology. Tillsammans grundade de Catalog, inom vars murar en teknik utvecklades som enligt dess skapare kunde förändra vårt sätt att tänka på hur alla våra digitala data kommer att lagras inom en snar framtid. Enligt deras åsikt, eller snarare ett uttalande, kan digitala data från hela världen snart passa in i ett område som inte är större än en garderob.
Katalogen erbjuder DNA-kodning som en lämplig lösning. Det låter som en av berättelserna om den amerikanska science fiction-författaren Michael Crichton, men den skalbara och prisvärda lösningen de erbjuder är ganska realistisk och lockade till och med 9 miljoner dollar i riskkapitalfinansiering, samt stöd från ledande professorer från Stanford och Harvard universitet.
”Jag ställer ofta frågan: vars DNA använder vi? Det är som att människor tror att vi tar DNA från en person och förvandlar dem till mutanter eller något,”skrattar Park.
Men detta är inte alls vad katalogen gör. Det DNA som katalogen använder för att koda data är en syntetisk polymer. Det är inte av biologiskt ursprung och skapas inte på par kvävebaser där information registreras. En serie nollor och sådana som är skrivna in i polymeren kan inte heller vara koden för något levande. Ändå är den resulterande produkten biologiskt praktiskt omöjlig att skilja från vad vi är vana vid att möta i en levande cell.
Tanken på att DNA kan ses som ett alternativt medium för lagring av digital information går tillbaka flera årtionden. Faktum är att när James Watson och Francis Crick först kom med DNA-strukturmodellen 1953. Hittills har ett antal betydande begränsningar emellertid inte tillåtit att se den enorma potentialen att använda DNA som ett sätt att lagra digital information, för att inte tala om hur man kan översätta allt detta till verklighet.
I sin vanliga uppfattning är metoden för lagring av information genom DNA centrerad kring syntesen av nya DNA-molekyler; matchningssekvenser av informationsbitar till sekvenser av fyra par DNA och att producera tillräckligt med molekyler för att representera alla siffror du vill lagra. Problemet med denna metod är att processen är dyr och långsam. Dessutom finns det många begränsningar förknippade med den faktiska lagringen av själva uppgifterna.
Katalogens strategi föreslår att kopplingen av syntesen av molekyler kopplas från deras kodning. I princip producerar företaget först en enorm mängd endast vissa molekyler (vilket avsevärt minskar produktionskostnaderna) och kodar sedan information in i dem med hjälp av en mängd färdiga molekyler.
Som en jämförelse jämför katalogen det tidigare tillvägagångssättet för produktion av anpassade hårddiskar med information som redan förinspelats på den. Att spela in ny information i detta fall innebär behovet av att skapa en ny hårddisk från början. Katalogens nya strategi kan jämföras med massproduktion av tomma hårddiskar och skriva ny kodad information till dem efter behov.
Det handlar om lagring
Det vackra med detta är hur enorm datamängden kan lagras i ett mycket kompakt utrymme. Som en demonstration använde Catalog sin teknik för att koda olika science fiction-böcker till DNA. Till exempel hela romancykeln The Hitchhiker's Guide to the Galaxy. Men det här är allt bagatell innan öppningsmöjligheterna.
”Jämförelse av jämförbara siffror är antalet bitar som du kan lagra med DNA en miljon gånger högre än vad som erbjuds av samma solid state-drivenheter. Låt oss till exempel ta storleken på en vanlig flash-enhet. Med hjälp av DNA-metoden för att lagra information kan du skriva en miljon gånger mer information till en enhet med storleken på denna flash-enhet än till en vanlig flash-enhet."
Jämförelsen med solid-state-enheter, säger utvecklarna, är fortfarande inte helt korrekt. DNA låter dig lagra mycket mer information i en jämförbar volym, men tekniken tillåter dig inte att ge omedelbar åtkomst till den, som till exempel i fallet med samma USB-enheter. Katalogteknologi omvandlar information till en fast fysikalisk pellet (granulat) från en syntetisk polymer.
För att få tillgång till denna information måste du ta en kodad syntetisk polymerpellets, rehydrera den med vatten och sedan "läsa" den med hjälp av en DNA-sequenser. Som en del av processen kommer det att vara möjligt att isolera basparna av DNA, som sedan kan användas för att beräkna antalet nollor och de som bildar information. Från början till slut kan denna process ta minst några timmar.
Av denna anledning riktas denna teknik främst till arkivmarknaden, där snabb åtkomst till information inte krävs. Vanligtvis betyder detta data som inte används eller som mycket sällan används efter inspelning, men som är extremt viktiga för bevarande. Låt oss säga, precis som din kylskapsgaranti, endast i företagskala.
Hur kommer allt detta att gynna vanliga användare? I början av artikeln pratade vi om att de flesta av oss inte tänker på vad som händer och var vår information lagras. På solid state media? Ja, även om det bara är på magnetband. Vi är inte intresserade av detta så länge vi har tillgång till det när som helst.
På grund av längden på informationsåtervinningsprocessen kommer det osannolikt att vi någonsin når den nivå när någon Google Cloud eller Yandex. Disk kommer att lagra vår information i jättefett av DNA. Om samma katalogteknologi bevisar dess effektivitet kommer den troligtvis att hitta sin nisch i områden där strategin för långsiktig informationslagring används. När det gäller den kortvariga lagringsmetoden, där både hårddiskar och solid-state-enheter för närvarande används, måste vi lita på andra metoder.
Introduktion av perspektiv
Detta provrör innehåller miljoner kopior av data som är kodade i DNA.
Ändå, här kan du se nästan vetenskapliga möjligheter.
"Föreställ dig att en granulat som är implanterad under din hud innehåller all information om din hälsa: dina magnetiska resonansangiografiuppgifter, din blodtypinformation, en röntgenstråle för din tandläkare," säger Park.
"Du vill förmodligen att all denna information alltid ska vara tillgänglig för dig, men du vill inte lagra den någonstans i" molnet "eller på någon osäker sjukhusserver. Om du har denna information i form av DNA med dig hela tiden, kommer du att kunna hantera den fysiskt, få tillgång, om nödvändigt, begränsa den till alla andra och öppna den direkt för dina behandlande läkare."
”Nästan varje modernt sjukhus har en DNA-sequenser. Jag säger inte att vi för närvarande eftersträvar exakt detta mål att använda denna teknik, men i framtiden kan allt detta bli fullt möjligt, säger utvecklaren.
Katalogen är för närvarande engagerad i experimentella projekt som syftar till att visa effektiviteten för den teknik de har utvecklat.
"Vi står inte inför några olösliga vetenskapliga svårigheter, vi pratar nu mer om uppgifterna att optimera mekaniska processer," sade Park.
Efter sin egen antagande beslutade Park att engagera sig i att undersöka sätt att lagra data med hjälp av DNA helt enkelt för att han tyckte det var en väldigt cool och innovativ teknologisk strategi för att lösa det befintliga stora problemet. Enligt experten kan denna teknik nu bli en av vår tids viktigaste teknologier.
Nikolay Khizhnyak
