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

Umělá inteligence rozpoznává tvář zločince

Pavel Houser , 27. červen 2017 12:30
Pavel Houser

Když dnes člověk prohlásí, že rysy tváře souvisejí se zločinností, bude za šarlatána, který chce kří...

Více






Kalendář

25. 06.

29. 06.
Cisco Live 2017
22. 07.

27. 07.
Black Hat 2017
27. 07.

30. 07.
Defcon 2017
RSS 

Zprávičky

Amazon usnadní službami českým podnikům prodej v zahraničí

ČTK , 28. červen 2017 12:00

České firmy při prodeji v jiných zemích často bojují s bariérami, jako jsou vysoké dopravní náklady ...

Více 0 komentářů

Lenovo představuje nové portfolio datových center

Pavel Houser , 28. červen 2017 10:00

Portfolio produktů ThinkSystem spojuje pod jednotnou značkou servery, úložiště a síťové systémy. ...

Více 0 komentářů

Do systému eReceptů zapojena čtvrtina lékařů a většina lékáren

ČTK , 28. červen 2017 09:00

Od 1. ledna příštího roku bude vydávání elektronických receptů pro všechny lékaře povinné. ...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Nvidia bude spolupracovat s Volvem a VW na samořízených autech

ČTK , 28. červen 2017 08:00

Volvo hodlá uvést autonomní auta na trh do roku 2021, Audi o rok dříve....

Více 0 komentářů

ČR mezi 10 nejpostiženějšími zeměmi ransomwarového útoku

Pavel Houser , 28. červen 2017 07:00

K aktuálním útokům ransomwarem, který byl zaznamenán nejprve na Ukrajině a v Rusku, začaly vydávat s...

Více 0 komentářů

Hackeři napadli ukrajinské banky a podniky, i ruskou Rosněfť

ČTK , 27. červen 2017 18:27

Ukrajinu dnes zasáhla největší vlna hackerských útoků v historii země, informovalo ukrajinské minist...

Více 0 komentářů

Google dostal od Evropské komise rekordní pokutu 2,4 miliardy eur

ČTK , 27. červen 2017 13:06

Google se musí začít ke konkurenčním srovnávačům cen chovat stejně jako k vlastní službě. ...

Více 1 komentářů