Höhere Speicherdichte

Nanochip für DNA-Speicher entwickelt

Robert Klatt

Ein DNA-Speicher von der Größe eines kleinen Kühlschranks könnte den gesamten Speicherbedarf der Menschheit decken. Microsoft Research hat nun einen weiteren Entwicklungsschritt zur Schaffung eines solchen Speichermediums abgeschlossen.

Seattle (U.S.A.). Das Internet und die Digitalisierung führen zu einem rapiden steigenden Speicherbedarf. Dieser kann in naher Zukunft sehr wahrscheinlich nicht mehr durch herkömmliche Speichermedien gedeckt werden. Als eine mögliche Lösung gilt Desoxyribonukleinsäure (DNA), die das Speichermedium der Zukunft werden könnte. Neben der hohen Speicherdichte spricht primär die Dauerhaftigkeit für einen DNA-Speicher.  So ist es unter anderem heute noch möglich, die DNA von Tieren auszulesen, die bereits vor Millionen von Jahren ausgestorben sind.

Zu den führenden Unternehmen im Bereich DNA-Speicher gehört Microsoft Research. Bereits 2016 konnten dessen Wissenschaftler 200 Mbyte Daten in DN Aspeichern. 2019 konnte die gesamte englische Wikipedia (16 TByte) in DNA gesichert werden. Nun hat das Unternehmen im Fachmagazin Science Advances ein neues System zum Schreiben und Lesen für von DNA-Speicher vorgestellt.

Kleiner und effizienter Nanochip

In Kooperation mit Forscher des Molecular Information Systems Laboratory (MISL) der University of Washington in Seattle entwickelte Microsoft Research einen DNA-Speicher-Schreibmechanismus auf einem Nanochip. Dieser ist im Vergleich zu bisherigen Lese-Schreibgeräte für DNA-Speicher deutlich kleiner und effizienter. Voraussichtlich kann er 25 x 10^6 Sequenzen pro Quadratzentimeter schreiben. Diese wäre um den Faktor 1.000 dichter als bei bisherigen DNA-Speichern.

Geringere Kosten dank hoher Speicherdichte

Gespeichert werden Daten in einem DNA-Strang, indem die digitalen Informationen aus Nullen und Einsen in Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) umgewandelt werden. Es handelt sich dabei um die Basen, aus denen sich die DNA zusammensetzt. Durch eine Erhöhung der Speicherdichte kann der Schreibdurchsatz ebenfalls deutlich gesteigert werden. Das Speichern wird demnach schneller und die Kosten für die Synthese einer DNA-Kette sinken.

Laut einem Beitrag von Microsoft Research liegt die maximale Speicherdichte von DNA bei einem Exabyte pro Quadratzoll (6,45 Quadratzentimeter). Der gesamte Speicherbedarf im Jahr 2024, der laut einer Prognose der International Data Corporation bei knapp 9 Zettabyte liegen wird, könnte demnach von einem DNA-Speicher von der Größe eines kleinen Kühlschranks gedeckt werden.

Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abi6714

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