Kolik dat se vejde do DNA?

Pavel Houser , 20. duben 2017 08:00 2 komentářů
Kolik dat se vejde do DNA?

Báze DNA nabízejí teoreticky obrovskou hustotu záznamu. Často diskutované jsou projekty DNA počítačů, DNA však nemusí fungovat jen jako aktivní výpočetní prvek, ale také hrát roli úložiště. Vědci z Columbia University a New York Genome Center nyní demonstrovali, kolik dat lze do DNA vlastně uložit a jak by při tom šlo postupovat.

Pro konkrétní distribuci dat byly použity tzv. fontánové kódy, které podporují kompresi i opravu chyb. Data byla uspořádána do „shluků“, které nadto měly předřazeny speciální návěstí, aby se dalo jednoduše poznat, kam příslušná část v rámci celku patří. Přitom se navíc vzaly v úvahu i samotné vlastnosti DNA, takže bity se na „písmenka“ ACGT mapovaly způsobem, aby se předešlo řetězcům, které jsou při sestavování a čtení/kopírování speciálně náchylné ke vzniku chyb.

Z dat, které takto výzkumníci chtěli uložit, nakonec vznikl seznam 72 000 řetězců DNA, každý o délce 200 bází. Podle pokynu (dosud jsme na úrovni klasických souborů s jedničkami a nulami) pak kalifornský start-up Twist Bioscience provedl vlastní syntézu řetězců DNA a příslušné datové médium poté poslal zadavatelům v lahvičce.

Pomocí moderních sekvenovacích technologií se podařilo dodanou informaci bezchybně přečíst a zrekonstruovat do původní binární podoby. Informaci v DNA lze pomocí technik jako PCR dále kopírovat s dostatečnou přesností; prakticky se ověřilo, že z kopií DNA z lahvičky, ba i z kopií kopií, dokázali vědci stále bezchybně rekonstruovat původní soubor.

Hustota záznamu v tomto experimentu dosáhla 215 petabajtů dat na gram DNA, což řádově překonává obdobné pokusy uskutečněné v nedávné minulosti. Na 1 bázi DNA (4 možnosti) lze uložit až 2 bity informace, nicméně další úvahy (redundance kvůli opravě chyb) ukazují, že teoretické maximum je spíše kolem 1,8 bitů na bázi DNA. Nyní se podařilo dosáhnout hodnoty 1,6 bitu, což už se teoretickému maximu blíží a představuje to každopádně opět zlepšení proti předcházejícím pokusům.

DNA dokáže být mimochodem v chladu a suchu jako datové médium také celkem trvanlivá. Podařilo se již takto přečíst genetickou informaci z nálezů starých téměř půl milionu let – i když k dinosauří DNA z Jurského parku to má zatím tedy celkem daleko. Zbývá ovšem dodat, že DNA jako datové médium je v tuto chvíli stále velmi drahá – syntéza DNA pro uložení 2 MB dat stála 7 000 dolarů, čtení dat pak vyšlo na další 2 000 dolarů. Ceny sekvenování DNA sice klesají exponenciálně (něco jako Moorův zákon?), nicméně pro její syntézu to neplatí. Možné by bylo zvolit techniky syntézy DNA fungující s menší přesností a vylepšit opravné mechanismy, zkrátit molekuly DNA apod. (obecně „předat více práce do počítače“, kvůli snížení ceny se smířit s nižší hustotou záznamu na gram DNA…).

Výsledky byly publikovány v Science (autoři Yaniv Erlich a Dina Zielinskiová).

Zdroj: Phys.org


Komentáře

kotel #0
kotel 20. duben 2017 18:11

DNA je slepá ulička, když IBM už umí uložit 1 bit na 1 atom se zařízením 1x1 m.

Pavel Houser 25. duben 2017 09:16

DNA v tomto pripade neni urcite nic jako harddisk, ale spise krajne archivacni medium, se strasnou dobou cteni/zapisu. co se pak tyce hustoty ulozene informace, zde se uvadi na gram, v anorganickych technologiich je zvykem na plochu. ale samozrejme nejaky prepocet v tomto pripade stejne nic moc neznamena...

RSS 

Komentujeme

Intel Inside aneb všichni jsme načipováni

Petr Zavoral , 10. prosinec 2017 18:20
Petr Zavoral

V Havlově hře Audience přesvědčuje Sládek Ferdinanda Vaňka, aby donášel sám na sebe. Z pohledu letoš...

Více







Kalendář

09. 01.

13. 01.
CES 2018
18. 01.

19. 01.
itSMF 2018
29. 01.

30. 01.
G2BTechEd
RSS 

Zprávičky

Apple kupuje aplikaci pro rozpoznávání hudby Shazam

ČTK , 12. prosinec 2017 08:00

Shazam umožňuje uživatelům prostřednictvím mikrofonu chytrého telefonu identifikovat hudbu hrající v...

Více 0 komentářů

APEK: Dnes obrat za miliardu?

Pavel Houser , 11. prosinec 2017 13:04

Právě dnes očekává Asociace pro elektronickou komerci (APEK) vrchol objednávek vánočních dárků na in...

Více 0 komentářů

Termínový kontrakt na bitcoin při debutu stoupl až na 18 700 dolarů

ČTK , 11. prosinec 2017 10:39

Termínový kontrakt na internetovou měnu bitcoin při svém debutu ve Spojených státech zpevnil o více ...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Western Digital zruší arbitráž proti Toshibě

ČTK , 11. prosinec 2017 08:00

Japonská společnost Toshiba a americká firma Western Digital se v zásadě dohodly na urovnání sporu o...

Více 0 komentářů

Spotify a Tencent se propojují

ČTK , 10. prosinec 2017 08:00

Přední světová služba pro streamování hudby Spotify a čínská konkurenční firma Tencent Music Enterta...

Více 0 komentářů

Bezpečnostní politika firem brání plně využít potenciál IoT

Pavel Houser , 09. prosinec 2017 08:00

Tři čtvrtiny účastníků průzkumu EY Global Information Security Survey 2017 pokládají za nejpravděpod...

Více 4 komentářů

Globální výdaje na bezpečnost IT porostou v příštím roce o 8 % na 96 miliard dolarů

Pavel Houser , 08. prosinec 2017 10:57

Nejrychleji porostou řešení SIEM, testování IT bezpečnosti a její outsourcing. ...

Více 1 komentářů