Понедельник, 24 июня, 2024

Накопители данных на базе ДНК: почему это перспективно

От глиняных табличек до крошечных карт флэш-памяти-человечество постоянно ищет способы хранить информацию еще более плотно. Ведь объемы данных в мире растут нелинейно и в ближайшие годы ожидается существенное ускорение. Если в 2020 году глобально будет 50,5 зеттабайтов информации, то уже в 2025 году объемы достигнут 175 зеттабайтов. Технология жестких дисков (HDD) уже испытывает проблемы с увеличением плотности записи данных. Флэш-память также приближается к своему технологическому лимита. Вот, что может прийти им на замену.

Почему нужно больше места для данных

Давайте не будем заглядывать далеко в историю – емкость глиняных табличек, бумаги или перфокарт была неудовлетворительной еще сотни лет назад. Для сохранения значительных объемов данных на таких носителях были нужны огромные помещения.

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

Ситуация начала меняться с развитием цифровой техники. Первый жесткий диск IBM Model 350, выпущенный в 1956 году, имел емкость 5 МБ, занимал несколько квадратных метров площади и стоил $120 000. Сегодня же карта флэш-памяти на 64 ГБ (в 13000 раз большей емкости) считается не очень емкостным накопителем.

По оценкам, в одном гигабайте можно сохранить примерно 3330 книг. Чтобы сохранить все книги, которые существуют в мире, необходимо 54,18 тысяч гигабайт. Накопитель такого объема сегодня можно собрать даже дома – это чуть больше десятка жестких дисков по 5 ТБ, которые будут стоить около $2000.

Однако лишь один Большой адронный коллайдер генерирует в год более 60 000 ТБ данных.

ДНК как накопитель данных

Одним из перспективных кандидатов для хранения данных является молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, более известной как ДНК. Эти чрезвычайно удлиненные молекулы есть почти в каждом живом существе и их назначение – сохранять генетический код живого существа. Данные ДНК хранит с помощью четырех небольших молекул, которые для удобства назвали по первым буквам названий этих молекул: А, Г, Т, Ц.

Преимущества ДНК – достаточно большая надежность хранения. Этот полимер может без изменений существовать до тысяч лет. Ученым удается выделять ДНК из существ, живших около 700 000 лет назад. Жесткие диски и флэш-память могут обеспечить максимум одно-два десятилетия надежного сохранения данных.

ДНК также чрезвычайно компактна, что обеспечивает высокую плотность хранения информации. Один грамм этого полимера может кодировать до 215 000 терабайт данных. Один кубический метр ДНК сможет вместить всю информацию человечества за год.

А еще преимущество ДНК – она автоматически создает резервную копию. И хотя с нынешними технологиями в процессе чтения ДНК разрушается, ее можно легко воспроизвести из резервной копии.

Однако у ДНК в роли накопителя данных есть минусы. Сегодня это высокая цена хранения информации. В 2012 году ученые записали в ДНК 0,74 МБ информации, и цена составила $12 400 за мегабайт. Это $11,5 млн за гигабайт. HDD сегодня предоставляют гигабайт по 1,8 центов, а SSD – по 13-15 центов. Развитие технологий постепенно уменьшает стоимость гигабайта на ДНК. Уже в 20017 году ценник упал до $3 500 за мегабайт.

Другим недостатком ДНК является очень низкая скорость доступа к информации. С нынешними технологиями этот накопитель подходит только для архивного хранения.

В конце

Сегодня дороговизна ДНК, невозможность быстрого доступа к информации, потребность в дорогостоящем оборудовании для считывания и записи делает этот тип накопителя пригодным для очень ограниченного использования.

Однако, например, первый жесткий диск также приходилось транспортировать на автомобиле, а каждый мегабайт стоил десятки тысяч долларов. Первая USB-флешка (2000 год) малая емкость 8 МБ. Сегодня же одна лишь Western Digital поставляет в год дата-центрам жестких дисков на общую емкость 500 000 ТВ и флэш-накопителей SSD на 68 000 ТВ.

С развитием технологий могут появиться дешевые и быстрые способы чтения и записи информации в молекуле ДНК.

Євген
Євген
Евгений пишет для TechToday с 2012 года. По образованию инженер,. Увлекается реставрацией старых автомобилей.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися