Penelitian penyimpanan DNA Microsoft baru saja membuat prestasi besar

Microsoft telah merinci terobosan besar dalam pekerjaannya pada penyimpanan DNA buatan, khususnya dalam meningkatkan throughput data. Bukti konsep adalah subjek studi baru dari Microsoft Research dan tim di Laboratorium Sistem Informasi Molekuler Universitas Washington (MISL), membuka jalan bagi masa depan di mana data dunia disimpan di DNA laboratorium. , bukan kaset dan hard drive.

Miliar foto / Shutterstock

Teknologi lama masih dominan

Microsoft Menghabiskan bertahun-tahun mengerjakannya Penyimpanan data DNA sintetis, teknologi menjanjikan yang ditujukan untuk memenuhi kebutuhan penyimpanan yang terus meningkat. Perusahaan melukiskan gambaran rinci, jika tidak membingungkan, berpusat pada kebutuhan data saat ini dan masa depan – sejumlah besar informasi yang sudah ada, jumlah yang dihasilkan setiap hari, dan proyeksi pertumbuhan selama dua tahun ke depan.

Dengan asumsi prediksi ini akurat, akan ada sekitar 8,9 zettabytes data yang disimpan di seluruh dunia pada tahun 2024, Menurut IDC. Ini menghasilkan sekitar 9 juta petabyte data, yang masih lebih dari yang bisa dibayangkan rata-rata orang. Microsoft menerjemahkan Jumlah ini dalam konteks yang lebih terkait: satu zettabyte setara dengan menginstal Windows 11 di lebih dari 15 miliar komputer.

Maksimum / Shutterstock

Berbagai jenis penyimpanan data biasanya digunakan, dan meskipun tampaknya sudah ketinggalan zaman pada saat ini, kartrid pita tetap menjadi pilihan komersial yang paling menarik karena kepadatannya (melalui IBM).

Pita magnetik telah ada selama beberapa dekade dan menawarkan beberapa keuntungan berbeda bagi perusahaan yang menghasilkan data dalam jumlah besar: pita magnetik membantu menjaga informasi tetap aman dari peretas dan dapat mengemas ratusan terabyte data ke dalam bentuk kecil. IBM mengatakan satu tape cartridge yang menggunakan teknologi terbaru memiliki kapasitas 580TB, yang membutuhkan lebih dari tiga perempat juta CD untuk penyimpanan.

Menggunakan kartrid pita untuk mengarsipkan data adalah praktik yang akan berlangsung selama bertahun-tahun, tetapi ada permintaan kuat untuk alternatif modern yang menawarkan kepadatan lebih besar sambil menghilangkan banyak masalah teknologi lama. Microsoft mengatakan ini adalah tempat penyimpanan data DNA sintetis masuk.

Mengapa DNA?

Kartrid pita perlu ditulis ulang setiap tiga dekade atau lebih, yang merupakan waktu yang singkat untuk pengarsipan data jangka panjang. Di sisi lain, DNA sintetis lebih tahan lama, kata Microsoft, dengan potensi untuk menyimpan data selama ribuan tahun. Selanjutnya, DNA sintetis kemungkinan akan secara signifikan mengurangi dampak lingkungan dari pusat data, dengan Microsoft mengutip buktinya Itu menunjukkan pengurangan penggunaan air dan energi, serta pengurangan emisi gas rumah kaca.

Menyimpan data DNA sintetis hanya bisa menjadi pilihan yang layak jika beberapa rintangan signifikan diatasi. Teknologi saat ini dibatasi oleh kecepatan transfer data yang rendah, khususnya kecepatan penulisan data. Ini, menurut catatan Microsoft, merupakan batu sandungan utama untuk penyimpanan DNA sintetis skala besar, belum lagi biaya yang terkait dengan teknologi dalam hal ini.

Gambar: Riset Microsoft

Pencapaian yang baru diumumkan adalah tentang produktivitas, memberikan a bukti dari konsep Pengendali molekuler. Para peneliti menggambarkan inovasi ini sebagai “mekanisme penulisan kecil untuk menyimpan DNA pada sebuah chip,” yang sangat meningkatkan keketatan perakitan tambalan sintesis DNA. Hasilnya adalah bukti bahwa tingkat kecepatan mengetik yang lebih tinggi dapat dicapai.

Pada intinya, penyimpanan DNA sintetis melibatkan pemindahan data bolak-balik dari molekul ke bit. Microsoft menjelaskan bahwa dua hal penting untuk menjadikan DNA sebagai opsi penyimpanan skala komersial yang layak:

Yang pertama membutuhkan menerjemahkan bit digital (satu dan nol) menjadi untaian DNA sintetis yang mewakili bit ini dengan encoder dan synthesizer DNA. Yang kedua adalah membaca informasi dan mendekodekannya kembali menjadi bit untuk mengembalikan informasi itu ke dalam bentuk digital lagi menggunakan sequencer dan decoder DNA.

Perusahaan masuk ke detail ekstensif tentang pengembangan baru dan proses yang lebih luas yang terlibat dalam penyimpanan DNA sintetis di Postingan blog baru. Penyimpanan data dalam DNA membutuhkan informasi (dalam bentuk bit digital) yang disematkan di basis A/C/T/G dari urutan DNA. Kemudian untai DNA disintesis, yang biasanya melibatkan proses fotokimia.

Microsoft selanjutnya menjelaskan bahwa struktur elektrokimia DNA melewati beberapa batasan yang melekat dalam fotokimia; Termasuk matriks, elektroda dan katoda. Pekerjaan baru ini merinci metode sintesis yang telah berhasil meningkatkan kecepatan penulisan data ke dalam DNA sintetis, sehingga meningkatkan throughput, dan mengurangi biaya yang terkait dengan sintesis DNA proxy.

Meskipun penyimpanan DNA sintetis belum siap untuk menggantikan pita magnetik, Microsoft melihat perkembangan terbaru ini sebagai langkah besar menuju kenyataan itu. Dalam posting blognya yang merinci studi tersebut, Microsoft menjelaskan:

Langkah alami berikutnya adalah menanamkan logika digital dalam chip untuk memungkinkan kontrol individu jutaan titik elektroda untuk menulis kilobyte per detik data ke dalam DNA. Dari sana, kami mengharapkan teknologi untuk sampai pada susunan miliaran elektroda yang mampu menyimpan megabyte per detik data dalam DNA. Ini akan meningkatkan kinerja penyimpanan data DNA dan biaya lebih dekat ke tape.