Nieuwe DNA-technologie maakt de weg vrij voor ‘levende harde schijven’ die duizenden jaren mee kunnen gaan

(Dan Tri) - Er is een nieuwe richting in de biotechnologische industrie ingegaan nu Amerikaanse wetenschappers officieel het Atlas Eon 100-systeem hebben geïntroduceerd.

In een historische stap voorwaarts voor de biotechnologische industrie kondigde Atlas Data Storage, een toonaangevend Amerikaans bedrijf, op 2 december officieel de Atlas Eon 100 aan. Deze technologie maakt het mogelijk om gegevens te coderen in synthetisch DNA, waardoor een opslagplatform ontstaat met een levensduur die alle huidige media ver overtreft.

Volgens onderzoekers zou dit het begin kunnen zijn van een tijdperk van biologische archivering, waarin het digitale erfgoed van de mensheid op de meest duurzame manier wordt beschermd.

Atlas Eon 100 werd officieel aangekondigd op 2 december (Foto: Getty).

Van binaire code naar de taal van het leven

Atlas Data Storage, een bedrijf uit Californië, zegt dat zijn Atlas Eon 100-systeem de eerste commerciële dataopslagdienst is die op grote schaal synthetisch DNA gebruikt. De digitale informatie wordt omgezet van de bekende reeksen nullen en enen naar de vier letters waaruit genetisch materiaal bestaat: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T).

Het coderen van data met behulp van DNA is geen geheel nieuw idee. Een van de eerste experimenten, gepubliceerd in Nature in 2012, toonde aan dat onderzoekers boeken, afbeeldingen en software met hoge precisie in synthetisch DNA konden opslaan.

In de daaropvolgende jaren bleven verschillende groepen van de Universiteit van Washington en Microsoft Research aantonen dat DNA stabiel kan worden opgeslagen als het onder droge en donkere omstandigheden wordt bewaard.

Uit onderzoek uit 2012 is gebleken dat synthetisch DNA boeken, afbeeldingen en software met een hoge nauwkeurigheid kan opslaan. Daarmee wordt de weg vrijgemaakt voor duurzame opslagtechnologie in droge en donkere omstandigheden (Foto: Getty).

De nieuwigheid van Atlas Eon 100 schuilt in de realisatie van deze technologie als een systeem dat op bedrijfsniveau kan worden ingezet. Het bedrijf stelt dat het gesynthetiseerde DNA onder optimale omstandigheden wordt gedehydrateerd en verpakt om de stabiliteit te behouden.

In deze toestand worden DNA-moleculen niet aangetast door oxidatie of biologische afbraak, waardoor gegevens duizenden jaren kunnen worden bewaard zonder dat er stroom of regelmatig onderhoud nodig is.

"Atlas is vereerd om het enige bedrijf ter wereld te zijn dat een DNA-gebaseerd opslagproduct op grote schaal implementeert. Dit is het resultaat van meer dan tien jaar multidisciplinair onderzoek en biedt een optimale oplossing voor langetermijnopslag", aldus Bill Banyai, oprichter van Atlas Data Storage.

Atlas Eon 100 maakt gebruik van speciaal gedehydrateerd en verpakt synthetisch DNA, waardoor gegevens duizenden jaren kunnen overleven zonder elektriciteit of onderhoud (Foto: Getty).

Oplossingen voor het digitale levensduurprobleem

Wetenschappers hebben herhaaldelijk gewaarschuwd dat de meeste huidige opslagmedia een korte levensduur hebben. Mechanische harde schijven gaan doorgaans na ongeveer 10 jaar kapot door de slijtage van bewegende onderdelen. Flashgeheugen is na 1 tot 2 decennia gevoelig voor gegevensverlies door elektrische lekkage. Dvd's en Blu-ray-schijven worden ook beperkt door het verouderingsproces van hun optische materialen.

Volgens het Amerikaanse Institute of Standards and Technology moeten veel grote datacenters periodiek een back-up maken van hun gegevens om datacorruptie te voorkomen, wat de operationele kosten opdrijft. Jaarlijks worden miljoenen opslagapparaten weggegooid, wat een aanzienlijke hoeveelheid elektronisch afval genereert.

De korte levensduur van harde schijven, flashgeheugen en optische schijven dwingt datacenters om voortdurend back-ups te maken. Dit leidt tot hogere kosten en genereert elk jaar grote hoeveelheden elektronisch afval (illustratieve afbeelding).

Ondertussen heeft DNA zich van nature bewezen als een robuuste opslagstructuur. DNA-monsters van oude dieren die in het ijs zijn gevonden, kunnen meer dan een miljoen jaar overleven. Onderzoek gepubliceerd in Nature Communications in 2021 toonde aan dat DNA zeer stabiel blijft in droge, donkere omstandigheden, zelfs bij kamertemperatuur.

De Atlas Eon 100 bouwt voort op dit bewijs. Het bedrijf stelt dat de DNA-opslagdichtheid duizenden keren hoger is dan die van traditionele harde schijven. Een grote hoeveelheid data past in een opslagbuis ter grootte van een vinger. De betrouwbaarheid wordt geclaimd op 99,99999999999%, wat betekent dat de kans op fouten vrijwel nul is.

Het vermogen om digitaal erfgoed over generaties heen te behouden

Cultuur- en archiefexperts zien DNA-technologie als een veelbelovende aanpak voor het bewaren van informatie op de lange termijn. Hoewel papieren documenten, films en digitale gegevens na verloop van tijd aan degradatie onderhevig zijn, zou synthetisch DNA kunnen dienen als een duurzame "fysieke representatie" van data.

Scans van artefacten, historische documenten, oude talen of mondelinge opnames kunnen worden gecodeerd en bewaard zonder dat reproductie nodig is. Musea en bibliotheken kunnen de kosten voor het onderhoud van koelopslag of servers aanzienlijk verlagen.

Verschillende internationale onderzoeksgroepen hebben voorgesteld om DNA te gebruiken om informatie op te slaan over locaties die te maken hebben met klimaatverandering. Denk hierbij aan kaarten, architectuurmodellen en archeologische gegevens.

Synthetisch DNA biedt mogelijkheden om digitale documenten en artefacten duurzamer te bewaren (Foto: Getty).

In de wetenschappelijke sector neemt de behoefte aan langdurige opslag van grote datasets snel toe. Dataopslagplaatsen voor klimaat, biosimulatie, astronomische observaties en training in kunstmatige intelligentie vereisen allemaal veiligere oplossingen.

Volgens schattingen van het Internationaal Energieagentschap verbruiken datacenters wereldwijd ongeveer 460 TWh elektriciteit per jaar, wat overeenkomt met het verbruik van heel Frankrijk. Het migreren van een deel van de data naar DNA zou deze energielast aanzienlijk kunnen verminderen.

Ambitie om uit te breiden naar terabytecapaciteit

Atlas Eon 100 bevindt zich momenteel in de eerste fase van commerciële dienstverlening. Het doel van het bedrijf op lange termijn is om een ​​systeem te ontwikkelen dat opslag op terabyteschaal mogelijk maakt en tegelijkertijd de kosten van DNA-synthese verlaagt tot een breder toegankelijk niveau.

Er zijn nog steeds technische obstakels. De kosten van DNA-synthese en -sequencing zijn momenteel veel hoger dan die van magnetische opslag. De prijsdaling in de moleculaire biologie verloopt echter zeer snel.

Volgens een rapport van de Amerikaanse National Institutes of Health zijn de kosten van DNA-sequencing de afgelopen twee decennia met meer dan een miljoen keer gedaald. Als deze trend zich voortzet, zouden de kosten van DNA-opslag in de toekomst een betaalbaar niveau kunnen bereiken.

Verschillende internationale onderzoeksgroepen ontwikkelen ook sterkere encryptiealgoritmen om de informatiedichtheid te verhogen en het risico op fouten bij het herlezen van gegevens te verminderen. Methoden voor het beschermen van DNA met behulp van silica- of polymeermaterialen kunnen de duurzaamheid in diverse omgevingen helpen vergroten.

De lancering van Atlas Eon 100 brengt DNA van het laboratorium naar de wereld van toepassingen. DNA wordt al lang beschouwd als de optimale structuur voor informatieopslag vanwege de hoge samendrukbaarheid en stabiliteit op lange termijn. Het benutten van dit natuurlijke principe om opslagproblemen op te lossen, wordt een duurzamere aanpak in vergelijking met energieafhankelijke oplossingen.

Met een wereldwijde datavolume dat naar verwachting tegen het einde van dit decennium de 180 zettabyte zal overschrijden, is de behoefte aan methoden voor langetermijnopslag onvermijdelijk. Hoewel DNA-technologie elektronische opslag misschien niet volledig zal vervangen, belooft het de basis te worden voor de data die de meest langdurige bewaring vereisen.

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