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

Jak probíhá adopce cloudu

Pavel Houser , 16. únor 2018 09:45
Pavel Houser

Cloud už neznamená jen SaaS, jenže… K dispozici je řada analýz i prognóz, které dokládají, jak se po...

Více








RSS 

Zprávičky

Broadcom snížil nabídku na rivala Qualcomm na 117 miliard dolarů

ČTK , 23. únor 2018 10:00

Převzetí Qualcommu by bylo největší akvizicí v historii technologického sektoru....

Více 0 komentářů

T-Mobile měl úspěšný rok

Pavel Houser , 23. únor 2018 09:00

T-Mobile oznámil finanční výsledky za rok 2017. Celkové tržby z mobilních a pevných služeb včetně pr...

Více 0 komentářů

NÚKIB loni řešil méně hlášení o kybernetických incidentech

ČTK , 23. únor 2018 08:00

Na podzim NÚKIB musel řešit i útok na weby, na kterých se zobrazovaly aktuální volební výsledky....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Hackeři zneužili cloudový systém Tesly k těžbě kryptoměn

ČTK , 22. únor 2018 10:00

Průnik se odehrál přes konzoli systému Kubernetes pro optimalizaci cloudových aplikací. ...

Více 0 komentářů

Dvakrát ze světa open source CRM: Sugar a SuiteCRM

Pavel Houser , 22. únor 2018 09:00

CRM systém Sugar je nabízen v několika edicích. Placené edice lze standardně provozovat formou služb...

Více 0 komentářů

Intel chce investovat 5 miliard dolarů do izraelské továrny

ČTK , 22. únor 2018 08:00

Předpokládá se, že Intel na rozšíření továrny obdrží státní podporu v hodnotě až 10 % investice....

Více 0 komentářů

Apple chce kupovat kobalt přímo od těžařů

ČTK , 21. únor 2018 11:48

Kobalt se používá v bateriích pro smartphony. Jeho cena výrazně vzrostla dále ji zvýší nástup elektr...

Více 0 komentářů