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

Skutečně software pohltí svět?

Pavel Houser , 22. duben 2017 14:00
Pavel Houser

Výrok, podle něhož má software pojídat svět, jako první použil (zřejmě) Marc Andreessen v roce 2011 ...

Více





RSS 

Zprávičky

Čtvrtletní zisk a tržby majitele Googlu výrazně vzrostly

ČTK , 28. duben 2017 15:00

Čistý zisk americké společnosti Alphabet, která je majitelem internetového gigantu Google, v prvním ...

Více 0 komentářů

Bývalí manažeři Olympusu mají zaplatit miliardy za účetní podvod

ČTK , 28. duben 2017 14:00

Skupina bývalých vedoucích pracovníků japonské společnosti Olympus musí firmě zaplatit odškodné 58,8...

Více 0 komentářů

Soud v Ostravě poslal počítačového hackera na 6,5 roku do vězení

ČTK , 28. duben 2017 10:30

Na 6,5 let poslal dnes Krajský soud v Ostravě do vězení počítačového hackera Lumíra Heriče. Podle ro...

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

Digitální transformace a IoT mění české výrobní společnosti

Pavel Houser , 28. duben 2017 09:00

Často více než 10 let staré ERP systémy nebývají s novými technologiemi kompatibilní....

Více 0 komentářů

Jihokorejští výrobci elektroniky Samsung a LG prudce zvýšili zisk

ČTK , 28. duben 2017 07:00

Jihokorejští výrobci elektroniky Samsung Electronics a LG Electronics v letošním prvním čtvrtletí vý...

Více 0 komentářů

O digitální transformaci usiluje více než polovina českých podniků

Pavel Houser , 27. duben 2017 18:39

Spojení IoT a AI: Zařízení internetu věcí generují velké objemy dat, které mají bez rychlého zpracov...

Více 0 komentářů

Twitter snížil čtvrtletní ztrátu na 61,6 milionu dolarů

ČTK , 27. duben 2017 15:30

Čtvrtletní ztráta americké internetové společnosti Twitter se meziročně snížila na 61,6 milionu dola...

Více 0 komentářů