Neue DNA-Technologie ebnet den Weg für „lebende Festplatten“, die Tausende von Jahren halten können.

(Dan Tri) – Mit der offiziellen Vorstellung des Atlas Eon 100-Systems durch amerikanische Wissenschaftler hat sich eine neue Richtung in der Biotechnologiebranche aufgetan.

Atlas Data Storage, ein wegweisendes amerikanisches Unternehmen, hat am 2. Dezember einen historischen Schritt nach vorn für die Biotechnologiebranche bekannt gegeben und offiziell den Atlas Eon 100 vorgestellt. Diese Technologie ermöglicht es, Daten in synthetische DNA zu kodieren, um eine Speicherplattform mit einer Lebensdauer zu schaffen, die alle derzeitigen Speichermedien bei weitem übertrifft.

Laut Forschern könnte dies der Beginn einer Ära der Bioarchivierung sein, in der das digitale Erbe der Menschheit auf die nachhaltigste Weise geschützt wird.

Die Atlas Eon 100 wurde offiziell am 2. Dezember angekündigt (Foto: Getty).

Vom Binärcode zur Sprache des Lebens

Das kalifornische Unternehmen Atlas Data Storage gibt an, dass sein Atlas Eon 100-System der erste kommerzielle Speicherdienst ist, der synthetische DNA in großem Umfang nutzt. Digitale Informationen werden aus den bekannten Zeichenketten aus Nullen und Einsen in die vier Bausteine ​​des genetischen Materials umgewandelt: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T).

Die Kodierung von Daten in DNA ist keine völlig neue Idee. Eines der ersten Experimente, das 2012 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigte, dass Forscher Bücher, Bilder und Software mit hoher Präzision in synthetischer DNA speichern konnten.

In den folgenden Jahren demonstrierten mehrere Gruppen der University of Washington und von Microsoft Research weiterhin die stabile Speicherkapazität von DNA bei Lagerung unter trockenen, dunklen Bedingungen.

Forschungen seit 2012 haben gezeigt, dass synthetische DNA Bücher, Bilder und Software mit hoher Präzision speichern kann und damit den Weg für eine nachhaltige Speichertechnologie unter trockenen, dunklen Bedingungen ebnet (Foto: Getty).

Das Neue am Atlas Eon 100 ist, dass es sich um ein System handelt, das im Unternehmensmaßstab eingesetzt werden kann. Laut Hersteller wird die synthetische DNA unter optimalen Bedingungen dehydriert und verpackt, um ihre Stabilität zu gewährleisten.

In diesem Zustand werden die DNA-Moleküle weder durch Oxidation noch durch biologischen Abbau beeinträchtigt, sodass die Daten Tausende von Jahren lang erhalten bleiben, ohne dass Strom oder regelmäßige Wartung erforderlich sind.

„Atlas ist stolz darauf, als einziges Unternehmen weltweit ein DNA-basiertes Speicherprodukt in großem Umfang einzusetzen. Dies ist der Höhepunkt von mehr als einem Jahrzehnt multidisziplinärer Forschung und bietet eine optimale Lösung für die Langzeitspeicherung“, sagte Bill Banyai, Gründer von Atlas Data Storage.

Der Atlas Eon 100 verwendet synthetische DNA, die dehydriert und speziell verpackt wird, wodurch die Daten Tausende von Jahren ohne Strom oder Wartung erhalten bleiben (Foto: Getty).

Die Lösung für das Problem der digitalen Lebensdauer.

Wissenschaftler warnen wiederholt davor, dass die meisten heutigen Speichermedien nur eine kurze Lebensdauer haben. Mechanische Festplatten fallen typischerweise nach etwa 10 Jahren aufgrund des Verschleißes beweglicher Teile aus. Flash-Speicher sind aufgrund von Kriechströmen nach ein bis zwei Jahrzehnten anfällig für Datenverlust. Auch DVDs und Blu-ray-Discs unterliegen dem Alterungsprozess der optischen Schicht.

Laut dem National Institute of Standards and Technology müssen viele große Rechenzentren regelmäßig Daten kopieren, um Datenbeschädigung zu vermeiden, was die Betriebskosten erhöht. Millionen von Speichermedien werden jedes Jahr entsorgt und verursachen so eine erhebliche Menge an Elektroschrott.

Die kurze Lebensdauer von Festplatten, Flash-Speichern und optischen Datenträgern zwingt Rechenzentren zu ständigen Datensicherungen, was die Kosten erhöht und jedes Jahr eine große Menge an Elektronikschrott erzeugt (Abbildung zur Veranschaulichung).

DNA hat sich in der Natur als äußerst beständige Speicherstruktur erwiesen. Proben uralter tierischer DNA, die im Permafrost gefunden wurden, können über eine Million Jahre überdauern. Eine 2021 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie zeigte, dass DNA selbst bei Raumtemperatur und unter trockenen, dunklen Bedingungen hochstabil bleibt.

Die Atlas Eon 100 baut auf diesen Erkenntnissen auf. Laut Hersteller ist die Speicherdichte von DNA tausendfach höher als bei herkömmlichen Festplatten. Eine große Datenmenge passt in ein Speicherröhrchen von der Größe eines Fingers. Die Zuverlässigkeit soll bei 99,99999999999 % liegen, was bedeutet, dass die Fehlerwahrscheinlichkeit praktisch null ist.

Das Potenzial, das digitale Erbe für Generationen zu bewahren.

Kulturwissenschaftler und Archivare sehen in der DNA-Technologie einen vielversprechenden Weg, Informationen langfristig zu bewahren. Wo Papierdokumente, Filme oder digitale Aufzeichnungen mit der Zeit verfallen, könnte synthetische DNA als dauerhafte „physische Repräsentation“ von Daten dienen.

Scans von Artefakten, historischen Dokumenten, alten Sprachen oder mündlichen Aufzeichnungen können kodiert und ohne Duplikate archiviert werden. Museen und Bibliotheken können dadurch die Kosten für Kühlräume oder Server erheblich senken.

Mehrere internationale Forschungsgruppen haben vorgeschlagen, DNA zur Speicherung von Informationen über vom Klimawandel betroffene Orte zu verwenden, darunter Karten, Architektursimulationen oder archäologische Daten.

Synthetische DNA eröffnet eine nachhaltigere Möglichkeit zur Erhaltung digitaler Dokumente und Artefakte (Foto: Getty).

In der Wissenschaft wächst der Bedarf an Langzeitspeicherung großer Datensätze rasant. Klimadatenbanken, biologische Simulationen, astronomische Beobachtungen und Trainingsdaten für künstliche Intelligenz benötigen allesamt sicherere Lösungen.

Schätzungen der Internationalen Energieagentur zufolge verbrauchen globale Rechenzentren jährlich rund 460 Terawattstunden Strom, was dem Verbrauch ganz Frankreichs entspricht. Die Verlagerung eines Teils dieser Daten in die DNA-Technologie könnte den Energieverbrauch deutlich senken.

Ambitionierte Erweiterung auf Terabyte-Kapazität.

Der Atlas Eon 100 befindet sich aktuell in der ersten Phase des kommerziellen Betriebs. Langfristiges Ziel des Unternehmens ist die Entwicklung eines Systems, das die Speicherung von Daten im Terabyte-Bereich ermöglicht und gleichzeitig die Kosten der DNA-Synthese auf ein breiteres, erschwingliches Niveau senkt.

Es bestehen weiterhin technische Hürden. Die Kosten für die Synthese und Sequenzierung von DNA sind derzeit deutlich höher als die Kosten für die magnetische Speicherung. Die Preisentwicklung in der Molekularbiologie schreitet jedoch rasant voran.

Laut einem Bericht der US-amerikanischen National Institutes of Health sind die Kosten für die Sequenzierung in den letzten zwei Jahrzehnten um mehr als das Millionenfache gesunken. Sollte sich dieser Trend fortsetzen, könnten die Kosten für die DNA-Speicherung in Zukunft ein erschwingliches Niveau erreichen.

Mehrere internationale Forschungsgruppen entwickeln zudem stärkere Verschlüsselungsalgorithmen, um die Informationsdichte zu erhöhen und das Fehlerrisiko beim erneuten Lesen von Daten zu verringern. Methoden zum Schutz von DNA mit Siliziumdioxid oder Polymermaterialien könnten die Haltbarkeit in verschiedenen Umgebungen verbessern.

Mit der Markteinführung des Atlas Eon 100 wird DNA aus dem Labor in die Anwendungswelt gebracht. DNA gilt aufgrund ihrer hohen Kompressibilität und Stabilität seit Langem als optimale Struktur zur Informationsspeicherung. Die Nutzung natürlicher Ressourcen zur Lösung des Speicherproblems erweist sich als nachhaltigerer Ansatz als energieabhängige Lösungen.

Da die weltweit generierte Datenmenge bis zum Ende des Jahrzehnts voraussichtlich über 180 Zettabyte erreichen wird, ist der Bedarf an Langzeitspeicherung unumgänglich. Die DNA-Technologie wird die elektronische Speicherung zwar nicht vollständig ersetzen können, hat aber das Potenzial, eine grundlegende Schicht für die Daten zu bilden, die am dringendsten langfristig gesichert werden müssen.

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