Svět prochází nedostatkem volného místa pro ukládání digitálních dat. Tento problém existuje již několik let, ale obyčejní lidé o něm jen stěží přemýšlejí. Není to tak dávno, kdy byl čas, kdy byl volný prostor pro záznam digitálních dat omezen velikostí pevného disku vašeho počítače. Když bylo dosaženo limitu, buď jsme šli na nový pevný disk, nebo nahráli vše na optická média. Když skončili, smazali jsme jen stará data a nahráli jsme nová. Ale existují lidé, kteří data nikdy neodstraňují.
Například mnoho společností to nedělá, zejména ty, jejichž oblast činnosti a hodnota závisí na digitálních informacích, které vlastní. Časy se mění. Technologie postupuje. Nyní informace není odstraněna, je přenesena do „cloudu“. Mimochodem, samotný termín „cloud“je velmi pomíjivý a vůbec neodráží skutečný fyzický přírodní jev. Prostě vypadal velmi pohodlně a krásně a oni ho opustili. Kde jsou uložena data? Nezáleží na tom vůbec, alespoň pokud se na ně můžeme kdykoli obrátit. Je pravděpodobné, že se nám nakonec vyčerpá cloudový úložný prostor? Nikdo o tom nepřemýšlí. Pokud platíte za předplatné, vše je v pořádku. Malý prostor? Vyberete si nový tarif a získáte ještě více místa pro své informace.
Tato nepořádnost znesnadnila lidem představit si, že jednoho dne bychom mohli mít nedostatek volného místa pro ukládání digitálních dat. Jak bývalo obtížné si představit, že dříve nebo později může na Zemi vytéct čerstvá voda, její zásoby se doplňují kvůli jejímu oběhu v přírodě. Ale tady je realita. V roce 2018 se zásoby vody v Kapském Městě v Jihoafrické republice rychle přibližovaly plnému vyčerpání. A my, lidé, kteří o tom nemyslí, rychle přistupujeme k nedostatku volného místa pro ukládání digitálních dat.
Data, data, data v okolí
Hlavním důvodem tohoto vyčerpání volného prostoru je samozřejmě míra, jakou vyrábíme nová data. Každý den po celém světě se díky 3,7 miliardám uživatelů internetu generuje zhruba 2,5 bilionu informací. Ze všech dnes dostupných digitálních dat bylo 90 procent vytvořeno v posledních dvou letech. A s nárůstem počtu používaných inteligentních zařízení, která se připojují k síti WWW (stejný „Internet věcí“), se tato čísla v blízké budoucnosti ještě zvýší.
"Když lidé mluví o cloudovém úložišti, často znamenají, že existuje nějaký druh nekonečného volného prostoru pro ukládání informací," komentuje společnost Hyun Jun Park, vedoucí a spoluzakladatel společnosti Data, společnost pro ukládání dat, společnosti Digital Trends.
Propagační video:
„Cloud je však stejný počítač, který ukládá vaše data. Lidé si prostě neuvědomují, že na světě je generováno tolik digitálních dat, že tempo, jakým jsou vytvářena, je výrazně před naší schopností ukládat je všechny. Ve velmi blízké budoucnosti uvidíme obrovský rozdíl mezi množstvím užitečných dat a naší schopností ukládat je pomocí tradičních médií. ““
Protože společnosti poskytující cloudové úložiště neustále pracují na budování nových datových center nebo rozšiřování stávajících, je velmi obtížné předvídat, kdy skutečně ztratíme veškeré volné místo. Nicméně podle stejného parku může do roku 2025 lidstvo v souhrnu generovat více než 160 zettabytů digitálních informací (zettabytů pro ty, kteří to nevědí, je to bilion gigabajtů). Kolik z tohoto objemu můžeme skutečně ušetřit? Asi 12,5 procenta, říká Park.
Tento problém se určitě musí řešit.
Je DNA odpověď?
Řekněme tedy Park, Nathaniel Rocket a jejich kolegové z Massachusetts Institute of Technology. Společně založili Katalog, na jehož stěnách byla vyvinuta technologie, která by podle jejích tvůrců mohla změnit způsob, jakým přemýšlíme o tom, jak budou všechna naše digitální data uložena v blízké budoucnosti. Podle jejich názoru, nebo spíše prohlášení, se brzy digitální data z celého světa vejdou do oblasti ne větší než skříň.
Katalog nabízí kódování DNA jako vhodné řešení. Všechno to zní jako jeden z příběhů amerického spisovatele sci-fi Michaela Crichtona, ale škálovatelné a cenově dostupné řešení, které nabízejí, je docela realistické a dokonce přilákalo 9 milionů dolarů na financování rizik, stejně jako podporu předních profesorů ze Stanfordských a Harvardských univerzit.
"Často se ptám, na jakou DNA používáme?" Je to, jako by si lidé mysleli, že bereme DNA od člověka a proměňujeme je v mutanty nebo tak něco, “směje se Park.
Ale to vůbec není to, co katalog dělá. DNA, kterou Katalog používá pro kódování dat, je syntetický polymer. Není biologického původu a netvoří se na dvojicích dusíkatých bází, ve kterých se zaznamenávají informace. Série nul a ty, které jsou zapsány do polymeru, také nemohou být kódem něčeho živého. Výsledný produkt je však biologicky prakticky nerozeznatelný od toho, na co jsme zvyklí v živé buňce.
Myšlenka, že na DNA lze pohlížet jako na alternativní médium pro ukládání digitálních informací, sahá již několik desetiletí. Ve skutečnosti, když James Watson a Francis Crick poprvé přišli s modelem struktury DNA v roce 1953. Až dosud však řada významných omezení neumožňovala vidět obrovský potenciál využití DNA jako prostředku ukládání digitálních informací, nemluvě o tom, jak to vše převést do reality.
Podle obvyklého pohledu je metoda ukládání informací prostřednictvím DNA soustředěna kolem syntézy nových molekul DNA; porovnávání sekvencí bitů informací se sekvencemi čtyř párů DNA a produkování dostatečného množství molekul k reprezentaci všech čísel, která chcete uložit. Problém s touto metodou je v tom, že proces je nákladný a pomalý. Navíc se skutečným ukládáním samotných dat souvisí mnoho omezení.
Katalogový přístup navrhuje odpojení syntézy molekul od jejich kódování. V zásadě společnost nejprve produkuje obrovské množství pouze určitých molekul (což výrazně snižuje náklady na výrobu), a poté do nich kóduje informace pomocí různých hotových molekul.
Analogicky katalog srovnává předchozí přístup k výrobě vlastních pevných disků s informacemi, které již byly na něm zaznamenány. Zaznamenávání nových informací v tomto případě znamená nutnost vytvořit nový pevný disk od nuly. Nový přístup katalogu lze porovnat s hromadnou výrobou prázdných pevných disků a podle potřeby zapisovat nové kódované informace.
Je to všechno o skladování
Krása tohoto je, jak obrovské množství dat může být uloženo ve velmi kompaktním prostoru. Jako demonstraci použil katalog svou technologii k zakódování různých knih sci-fi do DNA. Například celý cyklus románů Průvodce stopařem po galaxii. Ale to všechno jsou maličkosti před možností otevření.
„Při porovnání srovnatelných čísel je počet bitů, které můžete uložit s DNA, milionkrát vyšší, než to, co nabízejí stejné jednotky SSD. Například vezměme velikost běžného flash disku. Pomocí metody DNA pro ukládání informací můžete zapsat milionkrát více informací do zařízení o velikosti této jednotky flash než do běžné jednotky flash. ““
Srovnání s jednotkami SSD, poznamenávají vývojáři, stále není úplně přesné. DNA vám umožňuje ukládat mnohem více informací do srovnatelného objemu, ale tato technologie vám neumožňuje poskytnout k nim okamžitý přístup, například v případě stejných jednotek USB. Katalogová technologie transformuje informace do pevné fyzické pelety (granule) ze syntetického polymeru.
Chcete-li získat přístup k těmto informacím, musíte vzít kódovanou syntetickou polymerovou peletu, rehydratovat ji vodou a poté ji „přečíst“pomocí sekvenceru DNA. V rámci procesu bude možné izolovat páry bází DNA, které pak mohou být použity pro výpočet počtu nul a těch, které tvoří informace. Od začátku do konce může tento proces trvat alespoň několik hodin.
Z tohoto důvodu je tato technologie primárně zaměřena na archivační trh, kde není vyžadován rychlý přístup k informacím. Obvykle se jedná o data, která se po záznamu nepoužívají nebo se používají velmi zřídka, ale je nesmírně důležitá pro uchování. Řekněme, jako je vaše záruka na ledničku, pouze v podnikovém měřítku.
Jak to přinese výhody všem běžným uživatelům? Na začátku článku jsme hovořili o tom, že většina z nás nemyslí na to, co se děje a kde jsou naše informace uloženy. Na pevných médiích? Ano, i když pouze na magnetické pásky. Nezajímá nás to, pokud k němu máme kdykoli přístup.
Vzhledem k délce procesu obnovy informací je nepravděpodobné, že bychom někdy dosáhli úrovně, kdy nějaký Google Cloud nebo Yandex. Disk uloží naše informace do obřích nádob DNA. Pokud stejná technologie katalogu prokáže svou účinnost, pak s největší pravděpodobností najde své místo v oblastech, kde se uplatňuje přístup k dlouhodobému ukládání informací. Pokud jde o metodu krátkodobého úložiště, kde se v současné době používají pevné disky i disky SSD, budeme se muset spoléhat na jiné metody.
Představujeme perspektivy
Tato zkumavka obsahuje miliony kopií dat kódovaných v DNA.
Přesto zde můžete vidět téměř sci-fi možnosti.
"Představte si, že granule implantované pod kůži obsahuje všechny informace o vašem zdraví: vaše údaje o angiografii s magnetickou rezonancí, informace o krevním typu, rentgen pro zubaře," říká Park.
„Pravděpodobně chcete, aby byla všechna tato data vždy k dispozici, ale nechcete je ukládat někde v„ cloudu “nebo na nezajištěném nemocničním serveru. Když budete mít vždy s sebou tato data ve formě DNA, budete je moci fyzicky ovládat, získat přístup, pokud to bude nutné, omezit je na všechny ostatní a otevřít je přímo svým lékařům. “
"Téměř každá moderní nemocnice má sekvencer DNA." Neříkám, že v současné době sledujeme přesně tento cíl používání této technologie, ale v budoucnu se to všechno může stát docela možné, “říká vývojář.
Katalog je v současné době zapojen do experimentálních projektů, jejichž cílem je prokázat účinnost technologie, kterou vyvinuli.
"Čelíme žádným neřešitelným vědeckým obtížím, nyní mluvíme více o úkolech optimalizace mechanických procesů," řekl Park.
Park se svým vlastním přiznáním rozhodl zapojit se do výzkumu způsobů ukládání dat pomocí DNA jednoduše proto, že si myslel, že je to velmi cool a inovativní technologický přístup k řešení existujícího velkého problému. Nyní, podle odborníka, se tato technologie může stát jednou z nejdůležitějších technologií naší doby.
Nikolay Khizhnyak