Belangrijkste afhaalrestaurants
- Onderzoekers hebben een manier gevonden om het vermogen van DNA om informatie vast te houden uit te breiden.
- Het maakt deel uit van een poging om DNA te gebruiken voor de opslag van computergegevens.
-
Gegevens in DNA-opslag kunnen mogelijk na duizenden jaren worden opgehaald.
Misschien kun je ooit je harde schijf vervangen door een opslagapparaat gemaakt van DNA, en het kan een duurzame manier zijn om informatie op te slaan.
Onderzoekers hebben onlangs een methode bedacht om de gegevensopslag van DNA uit te breiden door het DNA-alfabet kunstmatig uit te breiden. Het maakt deel uit van een brede inspanning om DNA te gebruiken om computerinformatie vast te houden.
"DNA is 1 miljoen keer dichter dan het dichtste reguliere digitale opslagapparaat", vertelde Luis Ceze, een professor in computerwetenschappen en techniek die DNA-opslag bestudeert aan de Universiteit van Washington, in een e-mailinterview aan Lifewire.
Langdurige opslag
DNA bevat vier chemicaliën - adenine, guanine, cytosine en thymine - waarnaar vaak wordt verwezen met de initialen A, G, C en T. Ze vormen de beroemde dubbele helix in combinaties die wetenschappers kunnen decoderen of rangschikken. De onderzoekers breidden de toch al brede capaciteit van DNA voor informatieopslag uit door zeven synthetische nucleobasen toe te voegen aan de bestaande line-up van vier letters.
"Stel je het Engelse alfabet voor", zei Kasra Tabatabaei, een onderzoeker aan het Beckman Institute for Advanced Science and Technology en een co-auteur van deze studie, in een persbericht. "Als je maar vier letters had om te gebruiken, zou je maar zoveel woorden kunnen maken. Als je het volledige alfabet had, zou je onbeperkte woordcombinaties kunnen maken. Zo is het ook met DNA. In plaats van nullen en enen te converteren naar A, G, C en T, kunnen we nullen en enen converteren naar A, G, C, T en de zeven nieuwe letters in het opslagalfabet."
Het onderzoeksteam was de eerste die chemisch gemodificeerde nucleotiden gebruikte voor informatieopslag in DNA, maar ze moesten een nieuwe manier vinden om het te interpreteren. Ze combineerden machinaal leren en kunstmatige intelligentie (AI) om een verwerkingsmethode voor het uitlezen van DNA-sequenties te ontwikkelen om gewijzigde chemicaliën van natuurlijke te detecteren.
"We hebben 77 verschillende combinaties van de 11 nucleotiden geprobeerd, en onze methode was in staat om elk van hen perfect te differentiëren," Chao Pan, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign en een co-auteur van dit studie, aldus in het persbericht. "Het deep learning-framework als onderdeel van onze methode om verschillende nucleotiden te identificeren is universeel, wat de generaliseerbaarheid van onze benadering naar vele andere toepassingen mogelijk maakt."
Een punt in het voordeel van DNA als opslagmedium is de duurzaamheid ervan. "Denk aan duizenden jaren - onthoud het oude DNA dat is gevonden," zei Ceze.
DNA zal nooit verouderd raken.
Wetenschappers kunnen gefossiliseerde strengen sequensen om genetische geschiedenissen bloot te leggen en lang verloren landschappen nieuw leven in te blazen.
"In een tijd waarin we worden geconfronteerd met ongekende klimaatuitdagingen, kan het belang van duurzame opslagtechnologieën niet worden overschat", zei Olgica Milenkovic, een professor in elektrische en computertechniek en een co-auteur van de studie, in de persbericht. "Er ontstaan nieuwe, groene technologieën voor DNA-registratie die moleculaire opslag in de toekomst nog belangrijker zullen maken."
Al onze spullen opslaan
DNA zou de perfecte plek kunnen zijn om de ontluikende gegevens van de mensheid te bewaren. Een recent rapport schat dat mensen in 2020 gegevens hebben gegenereerd die gelijk staan aan 400 miljard terabyte of 40 'schoenendozen' aan DNA-gegevensopslag.
De praktijk om je informatie op DNA op te slaan, komt dichter bij de realiteit. "Voor de opslag van kleine waardevolle gegevens is DNA tegenwoordig levensvatbaar, denk aan honderden MB's," zei Ceze.
Vijftien technologiebedrijven en instellingen hebben vorig jaar een alliantie gevormd om de opslag van DNA-gegevens te bevorderen. Microsoft zei dat het een volledig geautomatiseerd systeem had gedemonstreerd dat in staat is om gegevens uit DNA op te slaan en op te halen; het bedrijf heeft ook 1 GB aan gegevens in DNA opgeslagen en hersteld.
Maar Ceze voorspelt dat het vijf tot tien jaar zal duren voordat DNA kan concurreren met reguliere back-upoplossingen zoals optische harde schijven. De afgelopen drie jaar is er een explosie van interesse in de technologie geweest, "DNA zal nooit verouderd raken", zei Ceze. "Er is een natuurlijke 'luchtspleet', wat wenselijk is voor de veiligheid. [Maar] dit zijn zeer wenselijke eigenschappen voor langdurige opslag."
