Karena jumlah data yang dihasilkan di seluruh dunia terus berkembang dengan kecepatan yang agresif, para peneliti mencari teknologi penyimpanan yang sangat padat dan sangat tahan lama yang mampu menampung semuanya.
Misalnya, Microsoft sedang menguji kemungkinan penggunaan laser untuk mengetsa data ke dalam kaca kuarsa, atau menyimpan informasi dalam bentuk hologram di dalam kristal. Perkembangan baru di bidang penyimpanan tape (terbuka di tab baru)pilihan utama saat ini untuk kasus penggunaan arsip, juga menjanjikan.
Namun, satu media penyimpanan baru khususnya tampaknya memiliki semua atribut yang diperlukan: asam deoksiribonukleat, atau DNA (terbuka di tab baru). Para peneliti telah menemukan satu gram DNA mampu menyimpan 215 PB (220.000 TB) data.
Untuk mengetahui lebih lanjut tentang upaya membuat penyimpanan DNA menjadi kenyataan komersial, TechRadar Pro berbicara dengan Aliansi Penyimpanan Data DNA, yang didirikan tahun lalu oleh Microsoft, Western Digital, Twist Bioscience, dan Ilumina.
Aliansi diluncurkan dengan tujuan untuk meningkatkan kesadaran tentang teknologi penyimpanan yang muncul dan menetapkan serangkaian standar dan spesifikasi yang dapat dibangun oleh industri.
Apa itu penyimpanan DNA dan tantangan apa yang diharapkan untuk diatasi?
Penyimpanan data DNA adalah proses encoding dan decoding data biner ke dan dari untaian DNA yang disintesis (terbuka di tab baru) (asam deoksiribonukleat). DNA memiliki beberapa sifat unik, termasuk kerapatan, pada dasarnya bebas untuk disalin, kodenya akan selalu dapat dibaca, dan biaya kepemilikan dari waktu ke waktu akan berkurang karena umurnya yang panjang. Selain itu, menghemat biaya energi secara signifikan jika dibandingkan dengan penyimpanan digital saat ini.
Solusi penyimpanan warisan telah meningkat secara ekstensif selama bertahun-tahun, tetapi densitas areal media magnetik (HDD dan pita), yang memungkinkan solusi penyimpanan arsip arus utama saat ini, melambat, dan ukuran perpustakaan menjadi berat. Singkatnya, pertumbuhan data melampaui skalabilitas solusi penyimpanan saat ini. Industri membutuhkan media penyimpanan baru yang lebih padat, tahan lama, berkelanjutan, dan hemat biaya untuk mengatasi pertumbuhan data arsip yang diharapkan di masa depan.
Bagaimana mungkin informasi digital diterjemahkan ke dalam format biologis (dan kembali lagi)?
Komplikasi apa yang bisa muncul di sini?
Untuk menyimpan data dalam DNA, data digital asli (biner) dikodekan (dipetakan dari 1 dan 0 ke urutan basis DNA, ACGT), kemudian ditulis (disintesis menggunakan proses kimia/biologis), dan disimpan. Ketika data yang disimpan diperlukan lagi, molekul DNA dibaca (diurutkan untuk mengungkapkan setiap ACG atau T secara berurutan) dan diterjemahkan (dipetakan ulang dari basis DNA kembali ke 1 dan 0).
Ada beberapa kekhawatiran tentang akurasi data yang berpotensi diperkenalkan oleh sintesis oligonukleotida (potongan pendek DNA) dan kesalahan pengurutan. Namun, tidak seperti sintesis oligo untuk perawatan kesehatan, yang harus sempurna, penyimpanan DNA dapat mentolerir kesalahan karena algoritme koreksi kesalahan yang biasanya digunakan dalam penyimpanan saat ini. Pelopor penyimpanan data DNA sudah mengerjakan perbaikan algoritme pengkodean/koreksi kesalahan yang akan mengurangi risiko ini dan memulihkan data secara akurat. Selain itu, biaya, kecepatan, logistik, dan tantangan lainnya tetap menjadi hambatan bagi pusat data untuk mengadopsi teknologi ini.
Aliansi Penyimpanan Data DNA dibentuk oleh Illumina, Microsoft Research, Twist Bioscience, dan Western Digital. Misi kami adalah menciptakan dan mempromosikan ekosistem penyimpanan yang dapat dioperasikan berdasarkan DNA buatan sebagai media penyimpanan data. Tujuan awal kami adalah untuk mendidik masyarakat dan meningkatkan kesadaran tentang teknologi baru ini. Selain itu, karena metode dan alat untuk penyimpanan data DNA yang layak secara komersial menjadi lebih baik dipahami dan tersedia lebih luas, Aliansi akan mempertimbangkan pembuatan spesifikasi dan standar (misalnya, pengkodean, antarmuka fisik, penyimpanan, sistem file) untuk mempromosikan munculnya solusi berbasis penyimpanan data DNA interoperable yang melengkapi hierarki penyimpanan yang ada.
Apa dampak penyimpanan DNA pada industri pusat data?
DNA adalah media yang secara inheren ramah lingkungan dalam hal kekuatan, ruang, dan keberlanjutan selain secara signifikan mengurangi kebutuhan untuk memigrasikan data setiap beberapa tahun. Ketika digunakan sebagai media penyimpanan arsip utama di pusat data, ia memiliki potensi untuk mengubah ukuran pusat data serta total biaya kepemilikan dan sebagai alternatif memberikan beban yang jauh lebih rendah daripada teknologi penyimpanan arsip lama pada sumber daya bumi.
Apa hambatan utama yang perlu diatasi oleh penyimpanan DNA?
Sintesis DNA dan biaya pengurutan masih relatif tinggi, jika dibandingkan dengan media penyimpanan arsip yang saat ini digunakan seperti HDD atau pita dan pengurangan biaya yang signifikan diperlukan agar penyimpanan data DNA dapat diadopsi dalam skala besar. Selain itu, pendidikan dan pembangunan kepercayaan untuk mempersiapkan pasar bagi media penyimpanan baru ini juga akan sangat penting, oleh karena itu dibentuklah Aliansi Penyimpanan Data DNA.
Apa inovasi R&D terbaru yang membawa penyimpanan DNA mendekati kenyataan?
Biaya terus turun karena miniaturisasi proses sintesis DNA oleh Twist Bioscience. Perusahaan lain mengejar metode sintesis DNA alternatif, dengan kedua pendekatan tersebut memungkinkan sintesis paralel secara besar-besaran dan pengurangan biaya. Biaya dan throughput NGS juga terus meningkat, yang membuat pengambilan data DNA lebih menjanjikan. Selain itu, pengembangan algoritma coding dan decoding telah menunjukkan keberhasilan.
Garis waktu seperti apa yang sedang kita hadapi?
Penyimpanan data DNA akan tersedia dalam jangka menengah. Ada lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan dan banyak momentum untuk bergerak maju untuk mewujudkannya. Pengadopsi awal penyimpanan data DNA kemungkinan besar adalah aplikasi di mana mereka memiliki data Write Once, Read Never (WORN) atau Write Once, Read Jarang jika Pernah (BURUK). Ketika teknologi berkembang dan mendapatkan penerimaan dalam masyarakat, pasar akan berkembang dan berkembang.
Teknologi penyimpanan lama manakah yang kemungkinan besar akan disaingi oleh DNA?
Permintaan untuk penyimpanan data jangka panjang di cloud mencapai tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya. Teknologi penyimpanan yang ada tidak memberikan solusi yang hemat biaya untuk menyimpan data yang berumur panjang. Beroperasi pada skala seperti itu di cloud memerlukan pemikiran ulang mendasar tentang cara kami membangun sistem penyimpanan skala besar, serta teknologi penyimpanan dasar yang mendukungnya.
Apakah ada teknologi penyimpanan lain yang sedang dikembangkan yang bisa sama menjanjikannya?
Para peneliti mengeksplorasi berbagai teknologi untuk mendukung evolusi ini, termasuk menyimpan data dalam DNA sintetik, kaca kuarsa, dan sistem optik terukur lainnya. Penyimpanan data DNA unik dalam karakteristik dan sifatnya – orang dapat berargumen bahwa ini akan memungkinkan tingkatan baru dalam penyimpanan.
