Dyski twarde oparte o DNA? Mają być pojemne, trwałe i tanie

Połączenie dysków twardych i DNA brzmi jak dziwna wizja przyszłości, w której biotechnologia weszła na stopień zaawansowania, gdzie zaciera się różnica pomiędzy pamięcią komputerową a naszą własną. W rzeczy samej takie czasy nastały i właśnie w nich żyjemy. Jak to w ogóle możliwe?

Biomemory to firma, która została założona jako startup w 2021 roku przez grupę naukowców związanych z paryską sceną akademicką. Firma do grudnia 2022 roku zebrała kwotę w wysokości ponad 5 milionów dolarów na poczet badań i produkcji hermetycznych kapsułek mogących przechowywać wysuszone fragmenty DNA.

Celem Biomemory jest wykorzystanie zdolności kwasu deoksyrybonukleinowego do przechowywania danych i stworzenia przy pomocy jego wysuszonych fragmentów zestawów przechowujących dane. Ile pamięci ma DNA? Mówi się, że 1 gram DNA potrafi pomieścić dane o wadze nawet 220 000 terabajtów. 

Arwani jako przykład podał 2019 rok, kiedy to ludzkość miała rzekomo wytworzyć dane cyfrowe o łącznej wadze 45 miliardów terabajtów. To gigantyczne połacie cyfrowych informacji, których utrzymanie w dotychczasowym standardzie wymaga potężnych dysków twardych i, co istotne, wykorzystuje wiele zasobów, w tym prądu.

Gdyby chcieć zapisać tyle terabajtów przy pomocy dysku twardego stworzonego na podstawie pamięci DNA, ten miałby wielkość przeciętnej tabliczki czekolady. Ciężko to sobie wyobrazić, skoro dotychczasowe wielkie pomieszczenia serwerowe mogłyby zostać zastąpione przedmiotem mieszczącym się w kieszeni. 

Jak twierdzą naukowcy, przechowywanie danych przy pomocy DNA to technologia, która jest bardzo młoda i w dalszym ciągu jest jeszcze w powijakach. Pierwotnie opierano się na technice chemicznej, przy użyciu amidofosforanów. Elementy budulcowe DNA są dodawane po kolei, jeden po drugim. Całość jest niestety niezbyt efektywna i, na razie, szalenie droga.

Praktyczne przechowywanie danych DNA wymaga syntezy DNA na znacznie większą skalę, niż jest to obecnie możliwe za ułamek obecnych kosztów, przy jednoczesnej minimalizacji poziomu błędów. Wysoki koszt obecnego przechowywania DNA w oligonukleotydach, powyżej 1000 euro za megabajt, uniemożliwił rzeczywiste zastosowanie tej technologii do przechowywania ogromnych ilości danych.

Tańszą i skuteczniejszą alternatywą jest Enzymatyczna synteza DNA, choć i ten wariant czeka wiele lat badań. W tym momencie na prowadzenie wysuwa się Biomemory. Firma produkuje DNA na masową skalę przy użyciu bakterii w swoich laboratoriach. Komórki bakterii stanowią bardziej efektywną konkurencję dla metod takich jak PCR. Przy okazji, Biomemory chwali się możliwością edycji danych, czy przeglądania ich.

Obecnie trwają prace nad usprawnieniem technologii dysków twardych z DNA tak, aby można było w ogóle myśleć nad wprowadzeniem ich na powszechną skalę. Czy gdy to nastąpi, to nasze przechowywalnie danych będą... żywe? 

Nie da się ukryć, że wykorzystanie organizmów żywy, czyli bakterii, budzi tutaj spore zainteresowanie. Faktem jest jednak, że sposób rozwoju technologii wdrażany przez Biomemory może stanowić dużą rewolucję w dziedzinie dysków twardych. Takie coś jest natomiast konieczne z uwagi na fakt, że HDD i SSD nie rozwinęły się tak szybko, jak inne gałęzie życia codziennego.

Mówi się, że autonomiczny model samochodu jest w stanie wygenerować około 3 terabajtów danych w ciągu godziny. Jako ludzkość wykonujemy również coraz więcej kroków w stronę Internetu Rzeczy, a więc wśród nas więcej będzie autonomii, cyfryzacji domów i nie tylko. To oznacza, że nasze potrzeby będą wykraczały znacznie poza kilka terabajtów na osobę.