Die Menge aller digitalen Daten wird immer größer und immer mehr davon wird auch online gespeichert. Um in Zukunft dieser Nachfrage an Daten nachkommen zu können, sucht Microsofts Forschungsabteilung aktuell nach Möglichkeiten, um die Limits des physischen Speichers zu durchbrechen.
Microsoft hat zu diesem Zweck die Molecular Information Systems (MISL) an der Universität Washington gegründet und kürzlich hat Microsoft Research und die Universität eine gemeinsame Publikation zum aktuellen Stand der DNA-Forschung als Dateispeicherort veröffentlicht. Ohne in allzu viele technische oder biologische Details einzugehen, haben wir für euch die Grundaussage zusammengefasst.
Im Jahr 2017 werden Prognosen zufolge sämtliche digital gespeicherten Daten 16 Zettabyte übersteigen und während heutzutage herkömmliche Datenträger jedenfalls genügen, soll DNA die Grundlage zukünftiger Speichersysteme sein und damit wäre die unterste Ebene der Speicher-Hierarchie erreicht. Sprich: Es gibt voraussichtlich keine Möglichkeit, diese Masse an Informationen länger zu speichern. Ein Kubikmillimeter an DNA kann rund einen Exabyte (10⁹ Gigabyte) an Daten speichern und das selbst unter harschen Bedingungen mit einer Halbwertszeit von über 500 Jahren. Im Vergleich zu heutigen Speichermedien sind es Daten für die Ewigkeit.
Aus heutiger Sicht sind weder die Leistung, noch die Kosten der DNA Synthese und Sequenzierung, also jene Methoden, mit der digitale Daten auf DNA abgespeichert werden können, für die Nutzung als Speichermedium rentabel. Die Fortschritte bei der Reduzierung der Kosten und des Durchsatzes werden aber gerne mit Moor’sches Gesetz verglichen, das besagt, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt. Die oben dargestellten Carlson Diagramme zeigen die Entwicklung des DNA-Speichers im Vergleich zu den Fortschritten bei Prozessoren. Sie sollen zeigen, dass bei der Geschwindigkeit der Fortschritte durchaus mit dem DNA-Speicher zu rechnen ist.
Einige Experimente auf Basis des DNA-Speichers konnte das MISL bereits durchführen und so wurden drei Bilder unterschiedlicher Kodierungen in DNA gespeichert und erfolgreich wiederhergestellt. Dafür muss jedoch gegeben sein, dass die Codierung des Dateiformats selbst komplett fehlerfrei und robust ist, da hier selbst kleinere Abweichungen dazu führen, dass keine gültige JPEG-Datei wiederhergestellt werden kann.
Die Fortschritte in der Forschung rund um den DNA-Speicher belegen, dass die Technologie tatsächlich das Potenzial hat, die ultimative Speicherlösung zu werden. Die Speicherdichte ist nicht vergleichbar mit irgendeinem heutigen Medium und die Langlebigkeit ebenso wesentlich höher. Praktisch im Sinne von nutzbar und rentabel ist sie jedoch noch nicht aufgrund des jetzigen Forschungsstandes, jedoch gilt es hierbei eher den exponentiellen Fortschritt zu betrachten, der viel zu versprechen vermag. Sobald nämlich heutige Technologien an ihre Grenzen stoßen, was bei der aktuellen Nachfrage an Daten nicht lange dauern wird, muss sich die Menschheit nach einer neuen Lösung umsehen und möglicherweise hat man diese bereits gefunden.
Interessierte können die gesamte Arbeit unter diesem Link aufrufen, welche sich noch näher mit dem Thema befasst, Grundlagen relativ verständlich erklärt, Experimente beschreibt und einen Blick in die Zukunft des DNA-Speichers wagt.
