Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Je kunt ook een cookievrije versie van de website bezoeken met minder functionaliteit. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , reacties: 32, views: 12.787 •
Submitter: letatcest

Twee groepen onderzoekers hebben technieken ontwikkeld die de dichtheid van data-opslag zouden verveelvoudigen. De ene groep wil data in moleculair geheugen opslaan, terwijl de andere groep onderzoekers dna wil inzetten voor de opslag van data.

Door geen magnetische domeintjes, die uit relatief veel moleculen bestaan, te gebruiken, maar individuele moleculen als opslageenheden te gebruiken, willen onderzoekers de datadichtheid in opslagmedia vergroten. Onderzoekers van onder meer twee onderzoeksinstituten van het MIT hebben moleculair geheugen ontwikkeld dat rond het vriespunt van water werkt. Voorheen moest de temperatuur van moleculair geheugen op vlak bij het absolute nulpunt, ruim 273 graden onder nul, worden gehouden.

Het MIT-moleculaire geheugen werkt bovendien eenvoudiger dan eerdere experimentele methodes, waarbij een elektrode boven en een elektrode onder het geheugen nodig waren. Bij het nieuwe geheugen is alleen een enkele elektrode onder de bits nodig. Met die elektrodes wordt de spin van de moleculaire bits, die uit grafeen bestaan, uitgelezen. Veranderingen in de spin representeren een 1 of een 0.

Data-opslag in moleculen

Medewerkers van het EMBL-European Bioinformatics Institute ontwikkelden een andere techniek voor langdurige opslag van data. Zij maken gebruik van dna-moleculen. Dat moet de opslag van data voor zeer lange tijd mogelijk maken. Dna is volgens de onderzoekers zeer stabiel en vergt bovendien geen elektriciteit voor de opslag. Het coderen van dna met zinvolle data en zonder fouten is lastig, maar de EMBL-EBI-medewerkers ontwikkelden een algoritme om dat succesvol te doen.

Met de huidige manieren is het alleen mogelijk korte strengen dna te produceren. Daarbij treden gemakkelijk fouten op als twee dezelfde letters na elkaar gebruikt worden. Dna gebruikt de 'letters' a, t, c en g om informatie op te slaan. Het algoritme van de onderzoekers maakt daarom gebruik van korte, elkaar overlappende stukjes dna, waarbij repeterende patronen vermeden worden. De kans op fouten zou zo veel kleiner worden.

In een test werden een mp3-, jpeg-, pdf- en tekstbestand in dna gecodeerd en met succes weer uitgelezen. Volgens de onderzoekers maakt hun methode data-opslag gedurende duizenden jaren mogelijk, zolang de coderingsmethode bekend is en de dna-sequenties uitgelezen kunnen worden.

Reacties (32)

Ik kan het als student Bio-informatica niet nalaten wat te vertellen over de andere kant van deze ontwikkelingen, namelijk het uitlezen van DNA. De ontwikkeling komt in dezen namelijk van twee kanten en het uitlezen van DNA bevindt zich daadwerkelijk al bijna in het stadium 'USB-stick'!

De Next Generation Sequencing machines, de apparaten die DNA kunnen uitlezen, die de afgelopen paar jaar zijn uitgebracht (zoals de Illumina HiSeq 2000 en de Pacific Biosciences PacBio RS) zijn enorme apparaten. Kort geleden kwam de Ion Torrent en diens opvolger de Ion Proton uit. Dit zijn al printerformaat DNA sequencers. Het wordt allemaal steeds kleiner.

De MinION van Oxford Nanopore waar ArnieSchmitz boven mij al naar verwees heeft het formaat van een USB-stick. Deze nieuwe sequencer wordt dit jaar verwacht. Samen met de ontwikkelingen die in dit artikel worden besproken, zou het dus best kunnen dat we over een paar jaar daadwerkelijk USB-sticks gebruiken om een verscheidenheid aan informatie mee uit te lezen, die is opgeslagen in DNA-moleculen. Da's toch best cool! :D
Voor we alles gaan opslaan in DNA mogen we wel eerst betere technieken bedenken om ze te maken en af te lezen. DNA sequencen is nog niet zo makkelijk, al is de onwikkeling in een razend tempo om dit te verbeteren (google: oxford nanopores, 1000 $ genome).

Er onstaan veel fouten in het maken en het aflezen van DNA. Met de huidige technologie moet het DNA eerst in kleine brokjes verdeeld worden voordat het aan de sequencer (machine die het DNA afleest) wordt gevoerd! Dat betekend dat de bio-informaticus alles weer aan elkaar mag plakken en dat je het zelfde stuk meerdere keren moet aflezen om met zekerheid te zeggen dat het ook klopt!
Grappig onderzoek van mijn groep op Tweakers. Wie had dat ooit gedacht :-)

Als je meer wil lezen zijn de blogs van mijn PI hierover wel interessant:

http://genomeinformaticia...e-10000-year-archive.html or een directe blog post over dit artikel http://genomeinformaticia...igital-archive-media.html
of voor meer achtergrond het Nature artikel:
http://www.nature.com/nat...ent/full/nature11875.html


Het is interessant om te zien dat met de huidige gang van zaken waar sequencing speed sneller gaat dan Moore's law we een stuk creatiever gebruik kunnen gaan maken van dit soort bio oplossingen voor permanente storage. Je ziet nu al dat veel data die vroeger opgeslagen werd nu getrashed wordt omdat het goedkoper is om de sequencer nog een keer aan te slingeren ipv permanent images op te slaan.

[Reactie gewijzigd door swtimmer op 24 januari 2013 17:54]

Net zoiets als de wetdrive in Deus Ex niet? Daar deed het me gelijk aan denken.

Maar ik zie er wel vaker iets over, DNA als opslag, hier 700TB in een gram. Misschien dat het nog in mijn tijd gebeurt.
Door geen magnetische domeintjes, die uit relatief veel moleculen bestaan, te gebruiken, maar individuele moleculen als opslageenheden te gebruiken, willen onderzoekers de datadichtheid in opslagmedia vergroten.
Precies, en dan moet je geen DNA gebruiken. Dat bestaat uit relatief grote moleculen (nucleobasen) en het is (daardoor) relatief traag.
...DNA...moet de opslag van data voor zeer lange tijd mogelijk maken.
Leuk idee om de opslag van 'gegevens' af te kijken van de natuur, maar waarom zou je daarvoor kiezen als het traag en foutgevoelig is?
Daarnaast komen de bewaarcondities voor gedresseerde nucleotiden nogal nauw.

Deze jongens doen het beter.
Dat klinkt allemaal erg als die bio-packs die in Startrek gebruikt worden (http://en.memory-alpha.org/wiki/Bio-neural_gel_pack ). Ik kan het nog niet goed bevatten maar de mogelijkheden klinken weergaloos. Een beetje iets duurzaams qua opslag zou super handig zijn. Ik loop nog steeds te zoeken naar de perfecte manier om mijn negatieven op te slaan.
Negatieven gaan juist al erg lang mee, mits je ze goed bewaard. Professionele opslag gebeurd zo in ruimten van 12 °C met een luchtvochtigheid van 35%, waarmee en bewaartermijn van > 200 jaar theoretisch mogelijk is.

Nu is 12 °C en een luchtvochtigheid van 35% misschien thuis moeilijk te behalen. Maar Zelfs 18 °C met een luchtvochtigheid van 50% heeft een termijn van ca. 50 jaar, iets wat voor vele persoonlijke foto's en film toch al wel voldoende is.

Donker, koel en droog. Dat is uiteindelijk de key tot succes met negatieven.
Just a thought;
Wanneer dit uitgewerkt is en een "dna-sequencer" beschikbaar wordt voor het publiek, is het dan niet gevaarlijk dichtbij de mogelijkheid om een daadwerkelijk biologisch virus te sequencen/kopieren met wat simpele microscopen?
Sequencers zijn al commercieel beschikbaar, ze zijn voor jan-met-de-pet enkel niet te betalen. Voor kwaadwillenden met funding? Echter geen probleem.

Het probleem is echter wel dat je veel meer dan enkel sequencing nodig hebt om daadwerkelijk een virus te maken. Een virus klinkt vrij eenvoudig, maar hoewel we in staat zijn tot het aanpassen van virusen kunnen we ze naar mijn weten vooralsnog nog steeds niet produceren vanuit het niets.

Je zult dus een ander virus nodig hebben, om vervolgens genetisch dusdanig aan te passen naar je uiterst dodelijke variant. En dat natuurlijk allemaal zonder er zelf aan dood te gaan....

Er komt dus veel meer bij kijken dan enkel een stukje DNA. Zo kan ik bijv. ook jouw DNA sequencen, maar heb ik daarmee nog steeds jouw niet gemaakt.
Craig Venter is daar hard mee bezig. Hij heeft al een synthetische bacterie gemaakt.
Een grafeen molecuul zijn toch gewoon koolstof atomen die in een bepaald patroon staan? Wat is dan de kleinst mogelijke moleculaire bit bestaande uit koolstof atomen? Dacht zelf aan 2 atomen maar dat zou heel bizar zijn.
Het zijn de detectoren en affectoren die bepalen hoeveel atomen er gebruikt worden voor een bit.

In principe zou je 1 neutron kunnen gebruiken als bit (of zelfs als byte ;-)) maar dan moet je wel in staat zijn om wisselende eigenschappen van een neutron snel en betrouwbaar te kunnen detecteren en aan te passen.
Zou dat niet gewoon <1 atoom kunnen zijn doordat een atoom natuurlijk ook weer meerdere toestanden kan hebben, qua spin etc.
Dit is natuurlijk nog volop in ontwikkeling, de stap van 0 naar 100 graden wat een redelijke norm voor gebruik zou zijn is ook een heel stuk kleiner dan van -272 naar 0 dus Daar kan natuurlijk ook nog wat mee gebeuren. Denk niet dat je dit soort opslag snel zal zien maar het is nog steeds een grote stap vooruit.
Waarom 2 verschillende technieken en niet de slimme koppen bundelen?
Edit: Dacht dat bijde bij MIT zaten,sorry.

[Reactie gewijzigd door mathiasv91 op 24 januari 2013 15:11]

Ik zie mezelf al met een een potje DNA polymerase naast mn computer zitten te wachten totdat de PCR voltooid is en mijn MP3tje naar de netwerkschijf gekloond is.

Uiteraard wordt de data dan draadloos verstuurd via airborne nanomachientjes gemaakt van motoreiwitten.

[Reactie gewijzigd door DwarV op 24 januari 2013 15:13]

Ja in de toekomst is een thermocycler een basis component van je computer en verkoopt Samsung high fidelity taq polymerase ;)
Om vervolgens je eigen DNA te sequencen en analyseren of er sprake is van een match. Who needs last.fm? We bepalen in de toekomst gewoon music matches based on DNA profiling.

Uiteraard bijzonder indrukwekkend dat ze hiertoe in staat zijn, en ik denk dat het een hele mooie oplossing kan zijn om kostbare literatuur, films, en andere elementen van onze geschiedenis in op te slaan. Slechts een schoenendoos qua formaat zou bij wijze van spreke al voldoende zijn om waarschijnlijk het gehele internet, alle muziek, films en boeken op weg te schrijven. Schoenendoos formaten welk je vervolgens in replica kunt distribueren en veilig stellen.

Voor meer dagelijks gebruik, zal dit toekomstmuziek blijven. Zeker voor de consumenten markt. Misschien in 50 jaar dat we er thuis iets mee zullen doen, maar ik twijfel ten sterkste of het ooit eerder dan dat zal zijn.


Wel ben ik benieuwd wat voor sequences we terug zullen vinden in dit soort DNA opslag. Het is natuurlijk leuk om die nucleotiden te gebruiken ter codering, maar het is en blijft ook een natuurlijke codering. Heeft natuurlijk totaal geen wetenschappelijke waarde, maar indien de 9e symphonie van beethoven bijv. wordt weggeschreven naar nucleotiden, met welk dier heeft het de hoogste sequence match?

Een soort vraag welk we vast nog wel eens beantwoord zullen zien in kerstedities van de wat luchtigere scientific journals, in de trend van bijv: Parachute use to prevent death and major trauma related to gravitational challenge: systematic review of randomised controlled trials.
Cool , zal alvast beginnen met read/write te vervangen met sequence/synthesis en copy-paste met clone-transfect. In elk geval een technologie die een enorme vooruitgang op biologie know how , moest het toelaten DNA code te coderen in plaats van enkel maar te copieren of uit te lezen. Dit is de sluitstteen voor de creatie van designer babie, Sequence mamie en papie, kies wat je leuk vind en synthetiseer baby, coolio Word een mens een soort open source progie waar elke generatie wat aan kan tinkeren.
Haha hier moest ik dus ook aan denken

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.