Jak działa taśma kasetowa DNA?
Prototyp stworzony przez naukowców z Southern University of Science and Technology i Shanghai Jiao Tong University to coś więcej niż tylko ciekawostka. System wykorzystujący miliony mikroskopijnych kodów kreskowych teoretycznie może pomieścić do 362 petabajtów danych na kilometr taśmy. Dla zobrazowania skali: to odpowiednik około 24 tysięcy kopii cyfrowego archiwum Biblioteki Kongresu USA. Kluczową innowacją jest system adresowania, w którym każdy fragment danych otrzymuje swój unikalny identyfikator. Dzięki temu znika główna bolączka wcześniejszych rozwiązań opartych na DNA, czyli problem z szybkim dostępem do konkretnych informacji. Teraz nie trzeba przeszukiwać całej zawartości, wystarczy odwołać się do odpowiedniego kodu.
Czytaj też: Jak walczyć ze zmianami klimatu? Wykorzystując genetycznie zmodyfikowane drzewa
Taśma chroniona jest specjalną krystaliczną powłoką ZIFs, która działa jak molekularny pancerz. W kontrolowanych warunkach laboratoryjnych dane mogą przetrwać aż 20 tysięcy lat. Nawet w temperaturze pokojowej szacuje się, że informacje pozostaną czytelne przez około trzy stulecia. Obecny prototyp oferuje jednak nieco mniejsze możliwości niż teoretyczne maksimum. Rzeczywista pojemność wynosi 74,7 gigabajta na kilometr, co i tak stanowi imponujący wynik. Dla porównania, nowoczesne taśmy magnetyczne LTO-10 mieszczą 30 terabajtów, ale ich żywotność szacuje się na maksymalnie 30 lat.
Wydajność i ograniczenia
Tu pojawia się jednak ziarno sceptycyzmu. Obecny prototyp zapisał 156,6 kilobajtów danych w 150 minut, a odczyt zajął kolejne 47 minut. W porównaniu z współczesnymi nośnikami te prędkości wypadają blado. Nawet najwolniejsze dyski twarde wydają się przy tym błyskawiczne. System potrafi lokalizować pliki z prędkością 1570 plików na sekundę, co stanowi znaczący postęp w tej dziedzinie. Teoretycznie, przy użyciu zaawansowanych czytników, mogłoby to wzrosnąć do 577 200 plików na sekundę. Na razie jednak pozostaje to w sferze obliczeń.
Najbardziej realnym zastosowaniem tej technologii wydaje się długoterminowe archiwizowanie tzw. zimnych danych: informacji, do których dostęp potrzebny jest rzadko, ale które muszą być zachowane przez dekady. Biblioteki cyfrowe, archiwa naukowe czy krytyczne kopie zapasowe to naturalne obszary, w których taśma DNA mogłaby znaleźć zastosowanie. Naukowcy opracowali również prototypowy napęd, który automatycznie wykonuje operacje zapisu, odczytu i usuwania danych. System obsługuje funkcję deposit-many-recover-many, umożliwiając wielokrotne manipulowanie danymi w tej samej partycji bez utraty jakości.
Wyzwania przed komercjalizacją
Mimo obiecujących wyników, inżynierowie muszą się teraz uporać z faktycznymi ograniczeniami. Koszty syntezy DNA pozostają bardzo wysokie, a prędkości operacji nie są konkurencyjne wobec istniejących rozwiązań. W przyszłości technologia mogłaby umożliwić stworzenie personalnych archiwów wielkości pudełka zapałek, zdolnych pomieścić całe cyfrowe życie użytkownika. Wyobraźmy sobie rodzinne zbiory zdjęć i dokumentów przechowywane przez setki lat bez obawy o degradację.
Czytaj też: Działa jak wehikuł czasu dla badań naukowych. Chińska wirówka CHIEF1300 kompresuje stulecia do dni
Potencjał jest niewątpliwie ogromny, zwłaszcza w kontekście wciąż rosnącej ilości generowanych danych. Gęstość przechowywania w DNA pozostaje nie do pobicia – teoretycznie jeden gram materiału może pomieścić 455 eksabajtów, co przewyższa wszystkie dane zgromadzone dotąd przez ludzkość. Technologia wymaga jednak jeszcze wielu udoskonaleń, zanim trafi do powszechnego użytku. Na razie pozostaje fascynującą zapowiedzią możliwości, jakie kryją się w połączeniu biologii z technologią. Być może za kilka dekad kasety DNA staną się standardem.