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

Agilita a devops, přepracování a vyhoření

Pavel Houser , 12. červenec 2018 12:30
Pavel Houser

Michael Cote na The Register upozorňuje na častý problém: nové „agilní“ metody vývoje, všechny příst...

Více







RSS 

Zprávičky

Malware HeroRat ovládne přes aplikaci Telegram mobil nebo tablet

Pavel Houser , 23. červenec 2018 13:41

Objevena byla nová skupina malwaru Android RAT (Remote Administration Tool), které napadají aplikaci...

Více 0 komentářů

Francouzský Atos koupí americký Syntel za 3,6 miliardy dolarů

ČTK , 23. červenec 2018 12:19

Atos akvizicí získá napojení na některé významné americké firmy, jako je American Express....

Více 0 komentářů

Která IT firma dosáhne jako první hodnoty bilionu dolarů?

ČTK , 23. červenec 2018 08:00

Především hodnota Microsfotu za posledního čtyři a půl roku, kdy firmu vede Satya Nadella, výrazně v...

Více 0 komentářů

Kalendář

04. 08.

09. 08.
Black Hat USA 2018
09. 08.

12. 08.
DEF CON 26
06. 09.

07. 09.
Humusoft Technical Computing Camp 2018

Starší zprávičky

Coca-Cola připojí 300 000 chladicích boxů v Evropě k internetu

ČTK , 22. červenec 2018 12:56

Smart chladicí boxy umožňují i interakci prostřednictvím mobilních aplikací....

Více 0 komentářů

Hackeři ukradli zdravotní záznamy 1,5 milionu Singapurců

ČTK , 20. červenec 2018 14:37

Cílem útoku bylo prý získat podrobné údaje o singapurském premiérovi a také o lécích, které užíval....

Více 0 komentářů

Ericsson je díky úsporám v mírném zisku

ČTK , 20. červenec 2018 11:36

Švédský podnik se v poslední době potýkal se slábnoucí poptávkou telekomunikačních operátorů....

Více 0 komentářů

Čip v občanském průkazu si zatím aktivovala třetina lidí

ČTK , 20. červenec 2018 08:00

Prostřednictvím Portálu občana lidé mají přístup např. k údajům o důchodu nebo si mohou pořídit výpi...

Více 0 komentářů