Ny DNA-teknik banar väg för "levande hårddiskar" som kan hålla i tusentals år

(Dan Tri) – En ny riktning inom bioteknikindustrin har precis öppnat sig när amerikanska forskare officiellt introducerade Atlas Eon 100-systemet.

I ett historiskt steg framåt för bioteknikindustrin tillkännagav Atlas Data Storage, ett banbrytande amerikanskt företag, officiellt Atlas Eon 100 den 2 december. Denna teknik gör det möjligt att koda data till syntetiskt DNA för att skapa en lagringsplattform med en livslängd som vida överstiger alla nuvarande medier.

Enligt forskare kan detta vara början på en era av bioarkivering där mänsklighetens digitala arv skyddas på det mest hållbara sättet.

Atlas Eon 100 tillkännagavs officiellt den 2 december (Foto: Getty).

Från binär kod till livets språk

Atlas Data Storage, ett företag baserat i Kalifornien, säger att deras Atlas Eon 100-system är den första kommersiella lagringstjänsten som använder syntetiskt DNA i stor skala. Digital information omvandlas från välbekanta strängar av 0 och 1 till de fyra bokstäver som utgör genetiskt material: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) och tymin (T).

Att koda data i DNA är inte en helt ny idé. Ett av de första experimenten, publicerat i tidskriften Nature 2012, visade att forskare kunde lagra böcker, bilder och programvara i syntetiskt DNA med hög precision.

Under de följande åren fortsatte flera grupper från University of Washington och Microsoft Research att visa DNA:s stabila lagringskapacitet när det förvaras under torra, mörka förhållanden.

Forskning sedan 2012 har visat att syntetiskt DNA kan lagra böcker, bilder och programvara med hög precision, vilket banar väg för hållbar lagringsteknik under torra, mörka förhållanden (Foto: Getty).

Det nya med Atlas Eon 100 är att det är ett system som kan driftsättas på företagsnivå. Företaget säger att det syntetiska DNA:t torkas och förpackas under optimala förhållanden för att bibehålla stabilitet.

I detta tillstånd påverkas inte DNA-molekylerna av oxidation eller biologisk nedbrytning, vilket gör att data kan lagras i tusentals år utan att kräva ström eller regelbundet underhåll.

”Atlas är hedrade över att vara det enda företaget globalt som distribuerar en DNA-baserad lagringsprodukt i stor skala, kulmen på mer än ett decennium av tvärvetenskaplig forskning, och som ger en optimal lösning för långsiktig lagring”, säger Bill Banyai, grundare av Atlas Data Storage.

Atlas Eon 100 använder syntetiskt DNA som är dehydrerat och specialförpackat, vilket gör att data kan lagras i tusentals år utan elektricitet eller underhåll (Foto: Getty).

Lösningen på problemet med digital livslängd.

Forskare har upprepade gånger varnat för att de flesta av dagens lagringsmedier har en kort livslängd. Mekaniska hårddiskar går vanligtvis sönder efter cirka 10 år på grund av att rörliga delar slits ut. Flashminne är benäget att förlora data efter 1–2 decennier på grund av elektriskt läckage. DVD- och Blu-ray-skivor begränsas också av det optiska lagrets åldringsprocess.

Enligt National Institute of Standards and Technology måste många stora datacenter regelbundet kopiera data för att undvika korruption, vilket ökar driftskostnaderna. Miljontals lagringsenheter kasseras varje år, vilket skapar en betydande mängd elektroniskt avfall.

Den korta livslängden för hårddiskar, flashminnen och optiska skivor tvingar datacenter att utföra ständiga säkerhetskopior, vilket ökar kostnaderna och skapar en stor mängd elektroniskt avfall varje år (illustrativt foto).

Samtidigt har DNA visat sig vara en hållbar lagringsstruktur i naturen. Prover av forntida djur-DNA som hittats i permafrost kan överleva i mer än en miljon år. Forskning som publicerades i tidskriften Nature Communications 2021 fann att DNA förblir mycket stabilt i torra, mörka förhållanden, även vid rumstemperatur.

Atlas Eon 100 bygger vidare på dessa bevis. Företaget säger att DNA-lagringstätheten är tusentals gånger högre än traditionella hårddiskar. En stor mängd data får plats i ett lagringsrör stort som ett finger. Tillförlitligheten påstås vara 99,99999999999 %, vilket innebär att risken för fel är praktiskt taget noll.

Potentialen att bevara digitalt arv för generationer.

Kulturexperter och arkivarier ser DNA-teknik som ett lovande sätt att bevara information på lång sikt. Där pappersdokument, film eller digitala register är känsliga för försämring över tid, kan syntetiskt DNA fungera som en hållbar "fysisk representation" av data.

Skanningar av artefakter, historiska dokument, forntida språk eller muntliga inspelningar kan kodas och bevaras utan behov av duplicering. Museer och bibliotek kan avsevärt minska kostnaderna för att underhålla kylförvaring eller servrar.

Flera internationella forskargrupper har föreslagit att använda DNA för att lagra information om platser som står inför klimatförändringar, inklusive kartor, arkitektoniska simuleringar eller arkeologiska data.

Syntetiskt DNA öppnar upp för ett mer hållbart sätt att bevara digitala dokument och artefakter (Foto: Getty).

Inom det vetenskapliga området växer behovet av långtidslagring av stora datamängder snabbt. Klimatdatalager, biologiska simuleringar, astronomiska observationer och träningsdata för artificiell intelligens behöver alla säkrare lösningar.

Enligt uppskattningar från Internationella energiorganet (IAEA) förbrukar globala datacenter cirka 460 TWh el per år, vilket motsvarar hela Frankrikes förbrukning. Att flytta en del av den informationen till DNA skulle kunna minska energibördan avsevärt.

Ambitiös expansion till terabytekapacitet.

Atlas Eon 100 är för närvarande i sin första fas av kommersiell drift. Företagets långsiktiga mål är att utveckla ett system som möjliggör lagring i terabyteskala samtidigt som kostnaden för DNA-syntes minskas till en mer allmänt tillgänglig nivå.

Tekniska hinder kvarstår. Kostnaden för att syntetisera och sekvensera DNA är för närvarande mycket högre än kostnaden för magnetisk lagring. Prissänkningen inom molekylärbiologi är dock snabb.

Enligt en rapport från amerikanska National Institutes of Health har kostnaden för sekvensering minskat mer än en miljonfald under de senaste två decennierna. Om denna trend fortsätter kan kostnaden för DNA-lagring närma sig en rimlig nivå i framtiden.

Flera internationella forskargrupper utvecklar också starkare krypteringsalgoritmer för att öka informationstätheten och minska risken för fel vid omläsning av data. Metoder för att skydda DNA med kiseldioxid eller polymermaterial skulle kunna bidra till att öka hållbarheten i en mängd olika miljöer.

Lanseringen av Atlas Eon 100 tar DNA från labbet till applikationernas värld . DNA har länge ansetts vara den optimala strukturen för att lagra information på grund av dess höga kompressibilitet och stabilitet över tid. Att utnyttja naturen själv för att lösa lagringsutmaningen blir alltmer hållbart än energiberoende lösningar.

Med den mängd data som världen förväntas generera som når mer än 180 zettabyte i slutet av decenniet är behovet av långtidslagring oundvikligt. DNA-teknik kanske inte ersätter elektronisk lagring helt, men den har potential att bli ett grundläggande lager för de data som behöver bevaras mest långsiktigt.

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