DNA のデータストレージへの新しいアプローチ

科学者たちは、DNA をデータ記憶媒体として使用し、生物学的物質の記録にかかるコストと時間を削減する新しいアプローチを開発しました。

何十年もの間、 科学者 デオキシリボ核酸には、生物の成長と機能に関する遺伝的指示が含まれており、その前例のない密度により、データ記憶材料としての可能性が研究されています。

理論的には、 1グラムのDNAは215,000テラバイトのデータを保存できる、しかし、そのデータストレージ機能の最初の実証以来、科学者たちはそれがどのようにして実用的なコンピューティングシステムの一部になり得るかを示すのに苦労してきました。

確立された技術は、 DNA配列をゼロから構築して、 記憶媒体。 「」として知られるプロセスまた」は時間がかかり、コストがかかり、エラーが発生しやすくなります。

研究者はすでに他の技術を開発しています 生きた細菌細胞の DNA にデータを直接保存する 電磁技術を使って。

しかし、現在の研究は、 自然なメチル化、DNAのエピジェネティックな修飾の一部であるプロセスであり、世代間ではなく個人の生涯中に発生します。

『Nature』誌の論文で、北京大学准教授 チェン・チャン と共同研究者は、データをいわゆる「」にエンコードするデモンストレーションについて説明しています。エピビット」と非複合手法を使用して中国のレリーフの画像 (16,833 ビット) とパンダの写真 (252,504 ビット) を再現しました。彼らは、以前のアプローチと比較して大幅に向上した速度でデータのエンコードと読み取りができると主張しています。

付随する記事では、ワシントン大学のコンピューターサイエンスの研究者が かわいいインブルク そして ジェフ・ニバラ 張氏のチームは「」と合図したと述べた。従来のアプローチの時間的および財政的制限を回避する可能性を秘めた DNA ベースのデータストレージの新しい方向性」。

研究者らは、DNA ストレージのパフォーマンスを向上させるだけでなく、その使いやすさも拡張しました。彼らは、と呼ばれるプラットフォームを作成しました iDNAドライブ そして、さまざまな学歴を持つ 60 人のボランティアがこれを使用して、約 5,000 ビットのテキスト データを手動でエンコードできることを示しました。

」私たちのフレームワークは、並列性、プログラム可能、安定性、スケーラブルな DNA データを保存する新しい方法を提供します。このような型破りなモードは、生体分子システムにおける実用的なデータ保存とデュアルモードデータ操作への道を開きます」と著者は述べています。

」DNA データストレージが商業化の夜明けに入り、エピビットフレームワークは、プレハブモジュール構造による分子情報の並列ストレージにおける可能な方向性を示しています」。

しかし、この技術が主流のコンピューティングと競合できるようになるまでには、まだ長い道のりがあります。まず第一に、スピードがあります。速度向上の努力をしても、 DNA シーケンス バーコードの代わりにエピビット バーコードを使用する 自動液体処理プラットフォーム、o データ書き込み速度は 40 ビット/秒でした。 SSD は 200 ～ 550 MBps での読み取りおよび書き込みが期待できます。。

一方、Imburgia と Nivala は、この技術で生成されるメチルシグナルの長期安定性について疑問を指摘しています。

保存されたデータの任意の部分へのランダム アクセスを可能にする RAM を作成する技術を使用するには、さらに多くの課題が予想されます。 」エピビット システムでは、ファイルのサブセットにアクセスするにはデータベース全体をシーケンスする必要がありますが、ナノポア シーケンスでは非効率的です。」。

その間 エピビット手法のコストは現在の DNA データ システムのコストよりも高かった、このハードルは、さらなるプロセスの最適化と自動化によって克服できる可能性がある、とコメント投稿者は述べています。