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

AI i její tvůrci před soudem

Pavel Houser , 22. duben 2018 09:30
Pavel Houser

John Kingston z anglické University of Brighton poskytl pro The Register svůj pohled na právní odpov...

Více







RSS 

Zprávičky

Před 25 lety byl zpřístupněn webový prohlížeč Mosaic

ČTK , 21. duben 2018 15:22

Mosaic se zrodil v průběhu roku 1992 v hlavě Marca Andreessena a jeho kolegy Erica Biny....

Více 0 komentářů

Těžba bitcoinů při kurzu pod 8 600 dolarů je ztrátová

ČTK , 20. duben 2018 11:21

Analytici se domnívají, že poptávka po hardwaru pro těžbu bitcoinů dál klesne, stejně jako cena kryp...

Více 1 komentářů

Netflixu prudce stoupají příjmy i počet odběratelů

ČTK , 20. duben 2018 09:36

Čistý zisk ve čtvrtletí stoupl na 290,1 milionu dolarů, neboli 64 centů na akcii....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Zájem o přijímače s digitálním rádiem je minimální

ČTK , 20. duben 2018 08:00

Český rozhlas na konci loňského roku rozšířil pokrytí digitálním signálem na 40 % populace....

Více 3 komentářů

eMan vykupuje zpět podíl Jablotronu

Pavel Houser , 19. duben 2018 14:32

Strategie obou společností se po více než 2 letech propojení rozcházejí, kontrolu nad firmou získáva...

Více 0 komentářů

Facebook reaguje na nové normy EU, cílená reklama ale nepřestane

ČTK , 19. duben 2018 10:26

Facebook se začal dotazovat svých uživatelů, zda může v jejich fotografiích a videích používat techn...

Více 2 komentářů

Ruské úřady vs. Telegram

ČTK , 19. duben 2018 08:00

Začaly se objevovat informace o rozsáhlých výpadcích služeb, které se sporem nijak nesouvisejí....

Více 0 komentářů