DNAデータストレージの登場

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を採用しています。 フリーランスのDNAシーケンシングデータアナリスト は、必要に応じて有資格の専門家に相談する必要がある場合、費用対効果の高いソリューションとなります。

With DNA data storage soon becoming a reality, will there be a day when we download and store files onto genetic インフォメーション? What are the challenges and opportunities? Maya Raghunandanの博士号を取得しました。 生化学 そして 分子生物学 そして コラブツリー フリーランスのサイエンティストが、その概要を説明します。 

私たちは毎日、デジタル技術を使っています。写真を撮ったり、チャットをしたり、文書をダウンロードしたり、ビデオを見たり...。シリコンチップを搭載した多数のハードディスクドライブや磁気テープに「0」と「1」の配列でデジタル保存されたデータにより、膨大な情報にすぐにアクセスすることができます。現在進行中のデータ爆発は、すでにストレージ容量の限界を超えており、利用可能なインフラを超えてしまうことが予測されます。 2040年までにこのようなデータの氾濫により、マイクロチップグレードのシリコンが現在の10〜100倍必要になる可能性があります。この問題を解決するために、世界中の研究者が、データストレージの代替手段を模索しています。

データ保存ツールとしてのDNA長所

幸いなことに、母なる自然は、私たちの遺伝子情報をコード化した青写真、すなわちDNAという形で、私たちに解決策を与えてくれます。この考えは、2012年に米国の研究者たちによって提唱されました。 ハーバード大学 は、52,000語の本を1,000本のDNA鎖にエンコードしました。その後、多くの研究者が、デジタルデータをDNAに書き込み、それを取り出すための手法を検証し、さらに進化させた。代表的な例としては、以下の研究者が挙げられます。 コロンビア大学, イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校, ワシントン大学, 欧州バイオインフォマティクス研究所 そして チューリッヒ工科大学.2017年、米国政府は、国家安全保障研究部門の活動の一環として、DNAストレージ研究に関心を持つ可能性を発表しました。をはじめとする多くのテックジャイアンツが マイクロソフトこのように、DNAを未来のデータストレージバンクとして追求することには、多くの人々が興味を示しています。 実際に マイクロソフトとワシントン大学 との共同研究により、「35個の異なるファイル(200MB以上のデータ)を、1300万以上のDNAオリゴヌクレオチドに保存」し、エラーなく復元しました。データ保存の危機が迫っている今、DNAは多くの理由から生物学的な代替手段を提供することができる。

  • DNAは非常に安定しており、100年単位で安定的に存続できる
  • 非常にコンパクトで、収納スペースも少なくて済みます。
  • 複製やバックアップの作成が容易です。
  • 技術としては廃れない
  • 他の技術を凌駕する情報記憶密度を持っています。 1グラム のDNAは、700テラバイトのデータを保存できます。 数キログラムのDNA は、現在、世界の大部分を保存することができます。

デジタルデータをバイオロジカルデータに変換する

理論的には、DNAの情報記憶の基礎は、バイナリコードと若干異なるものの、基本的に似ている。 プロセス. Instead of using 0s and 1s in the traditional 方便, information in the DNA is recorded as A, T, G and Cs (adenine, cytosine, thymine and guanine). The way this would work is that we assign different binary codes to the nucleotides. For example, 00 = A, 01 = C, 10 = T and 11 = G. Now, a picture is normally coded as a series of 0s and 1s; an example of the series start can be 0011100100. If we break them into pairs—00 11 10 01 00 –– it would translate to A-G-T-C-A. This sequence would be the order of nucleotides to form a DNA strand. Once the sequence is determined, the DNA can be chemically synthesized, dried and stored in tiny vials shielded from light and humidity. A single gram of DNA can store up to 215 million gigabytes of data.

DNAは、世界中のさまざまな研究室で日常的に使用されているDNA配列解析の手法を用いて「読み返す」ことができる。このプロセスでは、文字配列ファイルが得られ、それを0と1にデコードして元のデジタルデータを得ることができる。

データ保存ツールとしてのDNA。現在のハードル

DNAデータストレージを実用的なデータストレージの選択肢とするためには、情報のコード化-書き込み-読み取り-デコードの全プロセスを自動化する必要があります。現在使用されている技術は、時間がかかり、エラーが発生しやすいものです。そして何よりも、これらの技術を支えるコストが大幅に削減されなければ、DNAデータストレージは経済的に成り立ちません。

Current DNA synthesis technologies, cannot synthesize particularly long stretches of DNA; the limit being about 20 bytes data per strand. Thus, the data would need to be broken down into chunks, marked for the breaks, and then converted to DNA format. The bigger hurdles can be found in the data retrieval system. Reading strand of DNA is “read” destroys is permanently. Thus, having a lot of backup copies would be essential. Additionally, current data retrieval systems would require reading the entire data present in a storage vial. Meanwhile, new ランダムアクセス の技術は、個々のファイルの検索を現実的なものにすることを予感させます。

The usability of DNA as a means of data storage is going to be dictated by the advancements made in バイオテクノロジー and genetic engineering industries. The rate at which the DNA sequencing techniques have advanced would suggest that DNA data storage may become a reality soon. As various technologies slowly turn to bio-mimicry, it is befitting that DNA- the fundamental life storage molecule also serves as our data-bank.

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著者について

Maya Raghunandanは、米国ミネソタ大学ツインシティ校で生化学・分子生物学の博士号を取得しました。現在、ベルギーのブリュッセルにあるルーバン・カトリック大学でがん生物学の研究者として活躍しています。余暇には、専門用語を使わないブログ(http://www.sciencesnippets.org/)で、クールな科学の発見について書いています。なぜなら、科学は複雑に聞こえる必要はないからです。むしろ、誰もが理解できるものでなければなりません。

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