Nová technologie DNA dláždí cestu pro „živé pevné disky“, které mohou vydržet tisíce let

(Dan Tri) - Nový směr v biotechnologickém průmyslu se právě otevřel, když američtí vědci oficiálně představili systém Atlas Eon 100.

Společnost Atlas Data Storage, průkopnická americká společnost, 2. prosince oficiálně oznámila Atlas Eon 100, což představuje historický krok vpřed pro biotechnologický průmysl. Tato technologie umožňuje kódování dat do syntetické DNA a vytvoření úložné platformy s životností daleko přesahující jakákoli současná média.

Podle výzkumníků by to mohl být začátek éry bioarchivace, v níž bude digitální dědictví lidstva chráněno co nejudržitelnějším způsobem.

Atlas Eon 100 byl oficiálně oznámen 2. prosince (Foto: Getty).

Od binárního kódu k jazyku života

Kalifornská společnost Atlas Data Storage uvádí, že její systém Atlas Eon 100 je první komerční úložnou službou, která ve velkém měřítku využívá syntetickou DNA. Digitální informace se převádějí ze známých řetězců nul a jedniček na čtyři písmena, která tvoří genetický materiál: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) a thymin (T).

Kódování dat v DNA není zcela nová myšlenka. Jeden z prvních experimentů, publikovaný v časopise Nature v roce 2012, ukázal, že vědci mohou s vysokou přesností ukládat knihy, obrázky a software do syntetické DNA.

V následujících letech několik skupin z Washingtonské univerzity a Microsoft Research nadále prokazovalo stabilní skladovací kapacitu DNA při skladování v suchých a tmavých podmínkách.

Výzkum od roku 2012 ukázal, že syntetická DNA dokáže s vysokou přesností ukládat knihy, obrázky a software, což otevírá cestu pro udržitelnou technologii ukládání dat v suchých a tmavých podmínkách (Foto: Getty).

Novinkou systému Atlas Eon 100 je, že se jedná o systém, který lze nasadit na podnikové úrovni. Společnost uvádí, že syntetická DNA je dehydratována a balena za optimálních podmínek, aby byla zachována její stabilita.

V tomto stavu nejsou molekuly DNA ovlivněny oxidací ani biodegradací, což umožňuje, aby data vydržela tisíce let bez nutnosti napájení nebo pravidelné údržby.

„Společnost Atlas je poctěna tím, že je jedinou společností na světě, která ve velkém měřítku nasadila úložný produkt založený na DNA. Je to vyvrcholení více než desetiletého multidisciplinárního výzkumu a poskytuje optimální řešení pro dlouhodobé ukládání dat,“ řekl Bill Banyai, zakladatel společnosti Atlas Data Storage.

Atlas Eon 100 používá syntetickou DNA, která je dehydratovaná a speciálně zabalená, což umožňuje uchovat data po tisíce let bez elektřiny nebo údržby (Foto: Getty).

Řešení problému digitální délky života.

Vědci opakovaně varují, že většina dnešních paměťových médií má krátkou životnost. Mechanické pevné disky obvykle selhávají po zhruba 10 letech kvůli opotřebení pohyblivých částí. Flash paměti jsou náchylné ke ztrátě dat po 1–2 desetiletích v důsledku elektrického úniku. Disky DVD a Blu-ray jsou také omezeny procesem stárnutí optické vrstvy.

Podle Národního institutu pro standardy a technologie (National Institute of Standards and Technology) musí mnoho velkých datových center pravidelně kopírovat data, aby se zabránilo jejich poškození, což zvyšuje provozní náklady. Každý rok se vyhodí miliony úložných zařízení, což vytváří značné množství elektronického odpadu.

Krátká životnost pevných disků, flash pamětí a optických disků nutí datová centra provádět neustálé zálohování, což zvyšuje náklady a každoročně vytváří velké množství elektronického odpadu (ilustrační foto).

Mezitím se DNA v přírodě ukázala jako odolná úložná struktura. Vzorky DNA starých zvířat nalezené v permafrostu mohou přežít více než milion let. Výzkum publikovaný v časopise Nature Communications v roce 2021 zjistil, že DNA zůstává vysoce stabilní v suchých a tmavých podmínkách, a to i při pokojové teplotě.

Atlas Eon 100 staví na těchto důkazech. Společnost uvádí, že hustota ukládání DNA je tisíckrát vyšší než u tradičních pevných disků. Do paměťové trubice o velikosti prstu se vejde velké množství dat. Spolehlivost je údajně 99,999999999999 %, což znamená, že pravděpodobnost chyby je prakticky nulová.

Potenciál pro zachování digitálního dědictví po generace.

Kulturní experti a archiváři považují technologii DNA za slibný způsob, jak dlouhodobě uchovávat informace. Tam, kde papírové dokumenty, filmy nebo digitální záznamy podléhají časem zhoršování, by syntetická DNA mohla sloužit jako trvalá „fyzická reprezentace“ dat.

Skeny artefaktů, historických dokumentů, starověkých jazyků nebo ústních záznamů lze kódovat a uchovávat bez nutnosti duplikace. Muzea a knihovny mohou výrazně snížit náklady na údržbu chladírenských skladů nebo serverů.

Několik mezinárodních výzkumných skupin navrhlo využití DNA k ukládání informací o lokalitách čelících klimatickým změnám, včetně map, architektonických simulací nebo archeologických dat.

Syntetická DNA otevírá udržitelnější způsob uchovávání digitálních dokumentů a artefaktů (Foto: Getty).

Ve vědecké oblasti rapidně roste potřeba dlouhodobého ukládání velkých datových sad. Úložiště klimatických dat, biologické simulace, astronomická pozorování a data pro trénování umělé inteligence – to vše potřebuje bezpečnější řešení.

Podle odhadů Mezinárodní energetické agentury spotřebují globální datová centra ročně přibližně 460 TWh elektřiny, což odpovídá spotřebě celé Francie. Přesun části těchto dat do DNA by mohl výrazně snížit energetickou zátěž.

Ambiciózní rozšíření na terabajtovou kapacitu.

Atlas Eon 100 se v současné době nachází v první fázi komerčního provozu. Dlouhodobým cílem společnosti je vyvinout systém, který umožní ukládání dat v terabajtovém měřítku a zároveň sníží náklady na syntézu DNA na široce dostupnou úroveň.

Technické překážky přetrvávají. Náklady na syntézu a sekvenování DNA jsou v současnosti mnohem vyšší než náklady na magnetické ukládání. Tempo snižování cen v molekulární biologii je však rychlé.

Podle zprávy amerických Národních institutů zdraví (NIH) se náklady na sekvenování za poslední dvě desetiletí snížily více než milionkrát. Pokud bude tento trend pokračovat, mohly by se náklady na ukládání DNA v budoucnu přiblížit únosné úrovni.

Několik mezinárodních výzkumných skupin také vyvíjí silnější šifrovací algoritmy pro zvýšení hustoty informací a snížení rizika chyb při opakovaném čtení dat. Metody ochrany DNA pomocí oxidu křemičitého nebo polymerních materiálů by mohly pomoci zvýšit odolnost v různých prostředích.

Uvedení Atlasu Eon 100 přenáší DNA z laboratoří do světa aplikací. DNA je již dlouho považována za optimální strukturu pro ukládání informací díky své vysoké stlačitelnosti a stabilitě v čase. Využití zdrojů samotné přírody k řešení problému ukládání informací se stává udržitelnějším přístupem než energeticky závislá řešení.

Vzhledem k tomu, že množství dat, která by svět měl do konce desetiletí vygenerovat, dosáhne více než 180 zettabajtů, je potřeba dlouhodobého ukládání nevyhnutelná. Technologie DNA sice nemusí zcela nahradit elektronické ukládání, ale má potenciál stát se základní vrstvou pro data, která vyžadují nejdelší uchování.

Zdroj: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cong-nghe-dna-moi-mo-duong-cho-o-cung-song-co-tuoi-tho-hang-nghin-nam-20251209183924681.htm