ДНК-хранилища пока не готовы выйти в массы, но некоторые эксперты считают, что ситуация изменится уже в ближайшее время. Все больше компаний начинает заниматься этим вопросом.
Фото University of Michigan / Flickr / CC BY
По прогнозам организации Cambridge Consultants, в скором времени накопители перестанут справляться с изменяющимися требованиями к хранению и работе с растущими объёмами данных в дата-центрах. Ряд экспертов ИТ-индустрии убежден, что решение заключается в разработке альтернативных носителей.
Если говорить о плотности записи, журнал Nature оценивает, что все данные мира возможно записать в ДНК-хранилище весом до одного килограмма. Что касается времени жизни такого накопителя, то оно может достигать (по разным оценкам) тысячи или десяти тысяч лет.
Еще одной причиной, почему эксперты считают ДНК-хранилища перспективными, является регулярно снижающаяся стоимость записи данных на этот носитель. Если в 2002 году стоимость записи одного символа в молекулу равнялась $10, то к 2016 она составила $0,05. Если эта тенденция продолжится в ближайшее десятилетие, технология положит начало новой нише на рынке хранения данных. По приблизительной оценке, годовой оборот сегмента ДНК-хранилищ может достичь сотен миллионов долларов в рамках ближайших десяти лет.
Перспективы носителя привлекают крупные ИТ-компании, которые рассматривают возможность его использования в архивных хранилищах данных. Например, Microsoft планирует запустить ДНК-хранилища уже к 2020 году. Примечательно, что специалистам компании уже удалось записать на искусственные спирали ДНК 200 мегабайт данных и добиться скорость записи в 400 байт в секунду. Новые разработки позволят улучшить эти показатели, хотя пока приходится говорить о достаточно массивных установках для хранения данных, напоминающих по размерам старые копировальные аппараты 70-х годов прошлого века.
Еще одна компания, которая занимается разработкой ДНК-хранилищ, называется Catalog. Этот стартап работает над созданием модульной лаборатории, размером с автобус. Она сразу оборудована всем необходимым для синтеза молекул ДНК и дальнейшего их хранения. Установку планируют начать продавать в 2021 году.
Технологией интересуются и инженеры-биологи. Потенциал в ДНК-хранилищах видит профессор Гарварда Джордж Чёрч (George Church). Он с коллегами хочет заняться созданием специальной «биологической» камеры. В ней не будет электронных или механических компонентов, а фото или видео будет сохраняться напрямую в молекулах ДНК.
Еще один проект в этой сфере — SGI-DNA. Команда представила ДНК-принтер, который по размерам сопоставим с обычным офисным устройством. Систему уже применяют для печати молекул с целью проведения биологических и медицинских исследований. Но разработчики планируют использовать принтер для кодирования информации в ДНК.
Фото University of Michigan / Flickr / CC BY
В ИТ-индустрии есть и более осторожные мнения по поводу нового носителя информации. По некоторым оценкам, на массовое распространение технологии потребуется несколько десятилетий.
Первая причина — стоимость записи. Хотя она и снижается в последние годы, сохранять данные в молекулы по-прежнему дорого: чтобы занести в ДНК файл размером в один мегабайт, потратить придется около восьми тысяч долларов.
Вторая причина — низкая скорость записи данных. Компании Microsoft и партнерам удалось достичь 400 байт в секунду. Но по оценкам инженеров компании, для массового распространения технологии пропускная способность должна равняться 100 МБ/с.
Третья причина — потенциальные проблемы с ИБ. Исследователи из Вашингтонского университета уже показали, что в молекуле ДНК в любом случае можно хранить и компьютерные вирусы. В перспективе это даст злоумышленникам возможность внедрять вредоносное ПО в сети специализированных лабораторий и компрометировать хранилища с персональными данными.
Говорить о массовом внедрении ДНК-хранилищ пока рано, поэтому ряд компаний занимается развитием альтернативных и совершенствованием уже существующих технологий. Одной из них является магнитная лента. Её уже несколько десятилетий используют в дата-центрах для хранения архивных данных. Срок её службы достигает тридцати лет. Хотя это несравнимо с долговечностью ДНК, лента по продолжительности хранения обгоняет жёсткие диски и твердотельные накопители. Последние служат до десяти лет. Ещё одно важное достоинство ленты — стоимость. Стоимость хранения гигабайта памяти составляет всего два цента.
По этим причинам магнитную ленту до сих пор применяют крупные ИТ-компании, в частности IBM. По прогнозам представителей ИТ-гиганта, этот носитель будет использоваться в дата-центрах как минимум до 2030 года.
Вторая альтернатива ДНК-хранилищу — наноструктуры. Например, в 2016 году инженеры из Университета Дельфта создали пластинку из меди, на поверхности которой выстраивалась решетка из атомов хлора. Меняя расположение «дырок» в решетке, авторы кодировали биты в строках. На одном квадратном сантиметре поверхности такого материала можно будет записать до десяти терабайт данных.
Ещё одну технологию, связанную с наноструктурами, представили китайские ученые в 2018 году. Речь идет о пленке из диоксида титана и серебра, которая в 80 раз тоньше человеческого волоса. Информация в этом случае сохраняется в наночастицах, которые меняют цвет при воздействии лазерного луча.
По словам создателей технологии, кусок плёнки размером 10х10 сантиметров может хранить в тысячу раз больше данных, чем DVD-диск. При этом скорость записи на такой накопитель достигает гигабайта в секунду.
Посты из нашего блога:
Фото University of Michigan / Flickr / CC BY
Почему ДНК-хранилищами занимаются
По прогнозам организации Cambridge Consultants, в скором времени накопители перестанут справляться с изменяющимися требованиями к хранению и работе с растущими объёмами данных в дата-центрах. Ряд экспертов ИТ-индустрии убежден, что решение заключается в разработке альтернативных носителей.
Если говорить о плотности записи, журнал Nature оценивает, что все данные мира возможно записать в ДНК-хранилище весом до одного килограмма. Что касается времени жизни такого накопителя, то оно может достигать (по разным оценкам) тысячи или десяти тысяч лет.
Еще одной причиной, почему эксперты считают ДНК-хранилища перспективными, является регулярно снижающаяся стоимость записи данных на этот носитель. Если в 2002 году стоимость записи одного символа в молекулу равнялась $10, то к 2016 она составила $0,05. Если эта тенденция продолжится в ближайшее десятилетие, технология положит начало новой нише на рынке хранения данных. По приблизительной оценке, годовой оборот сегмента ДНК-хранилищ может достичь сотен миллионов долларов в рамках ближайших десяти лет.
Кто создает ДНК-хранилища
Перспективы носителя привлекают крупные ИТ-компании, которые рассматривают возможность его использования в архивных хранилищах данных. Например, Microsoft планирует запустить ДНК-хранилища уже к 2020 году. Примечательно, что специалистам компании уже удалось записать на искусственные спирали ДНК 200 мегабайт данных и добиться скорость записи в 400 байт в секунду. Новые разработки позволят улучшить эти показатели, хотя пока приходится говорить о достаточно массивных установках для хранения данных, напоминающих по размерам старые копировальные аппараты 70-х годов прошлого века.
Еще одна компания, которая занимается разработкой ДНК-хранилищ, называется Catalog. Этот стартап работает над созданием модульной лаборатории, размером с автобус. Она сразу оборудована всем необходимым для синтеза молекул ДНК и дальнейшего их хранения. Установку планируют начать продавать в 2021 году.
Технологией интересуются и инженеры-биологи. Потенциал в ДНК-хранилищах видит профессор Гарварда Джордж Чёрч (George Church). Он с коллегами хочет заняться созданием специальной «биологической» камеры. В ней не будет электронных или механических компонентов, а фото или видео будет сохраняться напрямую в молекулах ДНК.
Еще один проект в этой сфере — SGI-DNA. Команда представила ДНК-принтер, который по размерам сопоставим с обычным офисным устройством. Систему уже применяют для печати молекул с целью проведения биологических и медицинских исследований. Но разработчики планируют использовать принтер для кодирования информации в ДНК.
Фото University of Michigan / Flickr / CC BY
Обратная сторона медали
В ИТ-индустрии есть и более осторожные мнения по поводу нового носителя информации. По некоторым оценкам, на массовое распространение технологии потребуется несколько десятилетий.
Первая причина — стоимость записи. Хотя она и снижается в последние годы, сохранять данные в молекулы по-прежнему дорого: чтобы занести в ДНК файл размером в один мегабайт, потратить придется около восьми тысяч долларов.
Вторая причина — низкая скорость записи данных. Компании Microsoft и партнерам удалось достичь 400 байт в секунду. Но по оценкам инженеров компании, для массового распространения технологии пропускная способность должна равняться 100 МБ/с.
Третья причина — потенциальные проблемы с ИБ. Исследователи из Вашингтонского университета уже показали, что в молекуле ДНК в любом случае можно хранить и компьютерные вирусы. В перспективе это даст злоумышленникам возможность внедрять вредоносное ПО в сети специализированных лабораторий и компрометировать хранилища с персональными данными.
Альтернативы ДНК-хранилищам
Говорить о массовом внедрении ДНК-хранилищ пока рано, поэтому ряд компаний занимается развитием альтернативных и совершенствованием уже существующих технологий. Одной из них является магнитная лента. Её уже несколько десятилетий используют в дата-центрах для хранения архивных данных. Срок её службы достигает тридцати лет. Хотя это несравнимо с долговечностью ДНК, лента по продолжительности хранения обгоняет жёсткие диски и твердотельные накопители. Последние служат до десяти лет. Ещё одно важное достоинство ленты — стоимость. Стоимость хранения гигабайта памяти составляет всего два цента.
По этим причинам магнитную ленту до сих пор применяют крупные ИТ-компании, в частности IBM. По прогнозам представителей ИТ-гиганта, этот носитель будет использоваться в дата-центрах как минимум до 2030 года.
Вторая альтернатива ДНК-хранилищу — наноструктуры. Например, в 2016 году инженеры из Университета Дельфта создали пластинку из меди, на поверхности которой выстраивалась решетка из атомов хлора. Меняя расположение «дырок» в решетке, авторы кодировали биты в строках. На одном квадратном сантиметре поверхности такого материала можно будет записать до десяти терабайт данных.
Ещё одну технологию, связанную с наноструктурами, представили китайские ученые в 2018 году. Речь идет о пленке из диоксида титана и серебра, которая в 80 раз тоньше человеческого волоса. Информация в этом случае сохраняется в наночастицах, которые меняют цвет при воздействии лазерного луча.
По словам создателей технологии, кусок плёнки размером 10х10 сантиметров может хранить в тысячу раз больше данных, чем DVD-диск. При этом скорость записи на такой накопитель достигает гигабайта в секунду.
Посты из нашего блога:
