„Pevný disk“ z DNA dokáže uchovať dáta aj na dlhé tisícročia

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• DNA úložisko uloží približne 60 petabajtov v jednom litri objemu.

• Dáta môžu vydržať tisíce rokov bez obnovy.

• Hustota je asi tisíckrát vyššia než pri magnetickej páske.

Predstava, že vaše najdôležitejšie dáta skončia v skúmavke, už nie je sci-fi. Americká biotechnologická spoločnosť Atlas Data Storage predstavila systém Atlas Eon 100, ktorý označuje za prvú skutočne škálovateľnú službu ukladania dát do syntetickej DNA.

Premieňa klasické nuly a jednotky na štyri písmená genetického kódu – A, C, G a T – a sľubuje, že takto uložené informácie prežijú všetky dnešné úložiská. Kľúčové čísla sú ohromujúce. Atlas tvrdí, že dokáže uchovať približne 60 petabajtov dát v objeme asi jedného litra materiálu. Táto kapacita by podľa firmy stačila na uloženie približne 660 000 filmov v rozlíšení 4K.

Takáto hustota je podľa Atlasu zhruba tisíckrát vyššia než pri modernej magnetickej páske triedy LTO-10. Archív, ktorý by v dátovom centre zabral celé regály pások, sa zrazu zmestí do jedného racku s kapsulami plnými DNA. Fyzicky ide o tabletkám podobné kapsule so zhlukmi dehydrovanej syntetickej DNA, uložené v zásuvkách serverovej skrine.

DNA ako médium má jednu veľkú výhodu, ktorú klasické úložiská len ťažko dobehnú. Pri vhodných podmienkach je extrémne stabilná – vedci dnes bežne čítajú DNA z tisíc rokov starých artefaktov. Atlas preto tvrdí, že Eon 100 dokáže uchovať dáta „po tisícročia“ bez nutnosti pravidelného obnovovania. V porovnaní s tým sú limity dnešných technológií oveľa prísnejšie.

Pevné disky ich majú jednotky až desiatky rokov, flash pamäte trpia únikom elektrónov a degradáciou buniek a optické disky sú citlivé na svetlo aj starnutie materiálu. Aj magnetické pásky, ktoré dnes dominujú archívom, treba každých približne 7 až 10 rokov migrovať, a to v klimatizovaných priestoroch s prísne kontrolovanou vlhkosťou.

Eon 100 stavia na chemickej stabilite DNA a pasívnom skladovaní. Atlas uvádza, že kapsuly so syntetickou DNA sú pri správnom uložení stabilné pri teplotách do približne 40 °C. Systém cieli na extrémnu spoľahlivosť – prezentované číslo je spoľahlivosť 99,99999999999 %, teda štrnásť deviatok za desatinnou čiarkou.

Pod kapotou nejde o čítanie DNA v živých bunkách, ale o čistú molekulárnu „pamäť“. Dáta sa zakódujú do sekvencie písmen A, C, G a T, syntetická DNA sa vyrobí v biotechnologickom procese a následne sa vysuší do stabilnej formy. Pri čítaní sa úsek DNA sekvenuje a spätným dekódovaním sa získa pôvodný digitálny obsah.

Atlas Data Storage stavia na syntetickej DNA od spoločnosti Twist Bioscience a nadväzuje na viac než desať rokov vývoja v tejto oblasti. Eon 100 je prvý produkt z plánovanej línie, ktorá má časom priniesť aj menšie, terabajtové riešenia pre špecifické archívne scenáre.

Firma cieli na filmové štúdiá, štátne archívy, veľké mediálne domy aj laboratóriá, ktoré potrebujú uchovávať masívne datasety pre výskum umelej inteligencie. Z pohľadu zákazníka nejde o disk, ktorý si zapojíte do počítača, ale o archívnu službu.

Organizácia odošle dáta Atlasu, ktorý ich zakóduje do DNA, uloží do kapsúl a spravuje ako dlhodobý archív. Pri potrebe obnovy sa DNA sekvenuje a zákazník dostane späť digitálnu kópiu, pričom samotná kapsula môže zostať v trezore aj ďalej. Takýto model je logický aj preto, že DNA úložisko je zatiaľ skôr pomalé inžinierske riešenie než rýchly disk.

Sekvenovanie aj syntéza DNA sú časovo aj finančne náročné procesy, vhodné skôr na režim „zapíš raz, čítaj zriedka“ než na každodennú prácu. Eon 100 preto cieli hlavne na dáta, ktoré sa musia zachovať, ale prakticky sa nevymazávajú. Atlas zdôrazňuje aj praktické výhody pre archívy.

Klasické dátové centrá plné pások a diskov vyžadujú kontinuálne napájanie, chladenie a pravidelnú obnovu hardvéru, čo zvyšuje náklady aj uhlíkovú stopu. DNA kapsuly sú pasívne – nepotrebujú energiu, neobsahujú motory ani elektroniku a ich fyzická stopa je minimálna. Dôležité je aj to, že DNA sa dá relatívne lacno kopiovať.

Raz zakódovanú sekvenciu možno rozmnožiť biotechnologickými postupmi a vytvoriť tak viacero identických archívnych kópií, ktoré sa dajú uložiť geograficky oddelene. To je z pohľadu zálohovania atraktívnejšie ako kopírovanie veľkých páskových knižníc.

Na druhej strane, DNA úložiská zatiaľ neohrozujú SSD vo vašom notebooku či telefóne. Časy prístupu sú rádovo iné, náklady sú dnes stále vysoké a infraštruktúra sa opiera o špecializované laboratórne vybavenie, nie o domáce zariadenia. Pre bežné každodenné ukladanie bude ešte dlho výhodnejší klasický disk alebo cloud.

Napriek tomu je Atlas Eon 100 jasným signálom, že DNA ako dátové médium sa posunula z laboratórií do reálneho trhu. Tam, kde dnes firmy stavajú archívne stratégie okolo magnetických pások, môže v budúcnosti do hry vstúpiť molekulárna pamäť v kapsulách. Digitálne dedičstvo našej doby tak možno naozaj prežije v molekulárnej forme dlhšie než akákoľvek dnešná pamäť.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ:

Digitálnych dát pribúda rýchlejšie, než stíhajú rásť archívne kapacity aj rozpočty na ich údržbu. DNA úložiská ako Atlas Eon 100 ponúkajú extrémnu hustotu a dlhú životnosť bez neustáleho migrovania dát, čo môže zásadne zmeniť spôsob, akým si civilizácia uchováva pamäť. Ak sa technológia podarí zlacniť a zautomatizovať, môže z nej byť kľúčový pilier infraštruktúry pre filmové štúdiá, štátne archívy aj dlhodobé datasety pre umelú inteligenciu.

^{Zdroj: interestingengineering.com foto: Atlas Data Storage}