Вівторок, 25 Червня, 2024

Накопичувачі даних на базі ДНК: чому це перспективно

Від глиняних табличок до крихітних карток флеш-пам’яті – людство постійно шукає способи зберігати інформацію ще більш щільно. Адже обсяги даних у світі ростуть нелінійно і найближчими роками очікується суттєве пришвидшення. Якщо в 2020 році глобально буде 50,5 зеттабайтів інформації, то вже в 2025 році обсяги сягнуть 175 зеттабайтів. Технологія жорстких дисків (HDD) уже відчуває проблеми зі збільшенням щільності запису даних. Флеш-пам’ять також наближається до свого технологічного ліміту. Ось, що може прийти їм на заміну.

Чому потрібно більше місця для даних

Давайте не будемо зазирати далеко в історію – ємність глиняних табличок, паперу чи перфокарт була незадовільною ще сотні років назад. Для збереження значних обсягів даних на таких носіях були потрібні величезні приміщення.

Підписуйтесь на наш канал в Telegram: https://t.me/techtodayua

Ситуація почала змінюватися із розвитком цифрової техніки. Перший жорсткий диск IBM Model 350, випущений в 1956 році, мав ємність 5 МБ, займав кілька квадратних метрів площі і коштував $120 000. Сьогодні ж картка флеш-пам’яті на 64 ГБ (у 13000 більшої ємності) вважається не дуже ємнісним накопичувачем.

За оцінками, в одному гігабайті можна зберегти приблизно 3330 книг. Щоб зберегти усі книги, які існують в світі, необхідно 54,18 тисяч гігабайтів. Накопичувач такого обсягу сьогодні можна зібрати навіть вдома – це трохи більше десятка жорстких дисків по 5 ТБ, які коштуватимуть близько $2000.

Однак лише один Великий адронний коллайдер генерує в рік понад 60 000 ТБ даних.

ДНК як накопичувач даних

Одним із перспективних кандидатів для зберігання даних є молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти, більш відомої як ДНК. Ці надзвичайно видовжені молекули є майже у кожній живій істоті і їхнє призначення – зберігати генетичний код цієї живої істоти. Дані ДНК зберігає за допомогою чотирьох невеликих молекул, які для зручності назвали за першими літерами назв цих молекул: А, Г, Т, Ц.

Переваги ДНК – досить велика надійність зберігання. Цей полімер може без змін існувати до тисяч років. Науковцям вдається виділяти ДНК із істот, які жили близько 700 000 років назад. Жорсткі диски та флеш-пам’ять можуть забезпечити максимум одне-два десятиліття надійного збереження даних.

ДНК також надзвичайно компактна, що забезпечує високу щільність зберігання інформації. Один грам цього полімеру може кодувати до 215 000 терабайтів даних. Один кубічний метр ДНК зможе вмістити всю інформацію людства за рік.

А ще перевага ДНК – вона автоматично створює резервну копію. І хоча з нинішніми технологіями в процесі читання ДНК руйнується, її можна легко відтворити з резервної копії.

Однак у ДНК в ролі накопичувача даних є мінуси. Сьогодні це висока ціна зберігання інформації. У 2012 році науковці записали в ДНК 0,74 МБ інформації, і ціна склала $12 400 за мегабайт. Це $11,5 млн за гігабайт. HDD сьогодні надають гігабайт по 1,8 центів, а SSD – по 13-15 центів. Розвиток технологій поступово зменшує вартість гігабайту на ДНК. Уже в 20017 році цінник впав до $3 500 за мегабайт.

Іншим недоліком ДНК є дуже низька швидкість доступу до інформації. З нинішними технологіями цей накопичувач підходить лише для архівного зберігання.

Наприкінці

Сьогодні дорожнеча ДНК, неможливість швидкого доступу до інформації, потреба в дорогому обладнанні для зчитування та запису робить цей тип накопичувача придатним для дуже обмеженого використання.

Однак, наприклад, перший жорсткий диск також доводилося транспортувати на автомобілі, а кожен з його мегабайтів коштував десятки тисяч доларів. Перша USB-флешка (2000 рік) мала ємність 8 МБ. Сьогодні ж одна лише Western Digital постачає в рік дата-центрам жорстких дисків на загальну ємність 500 000 ТБ та флеш-накопичувачів SSD на 68 000 ТБ.

З розвитком технологій можуть з’явитися дешеві та швидкі способи читання та запису інформації у молекулі ДНК.

Євген
Євген
Євген пише для TechToday з 2012 року. Інженер за освітою. Захоплюється реставрацією старих автомобілів.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися