Pasaule piedzīvo brīvas vietas trūkumu digitālo datu glabāšanai. Šī problēma pastāv jau vairākus gadus, bet parasti cilvēki par to nemaz nedomā. Ne tik sen bija laiks, kad brīvo vietu digitālo datu ierakstīšanai ierobežoja datora cietā diska lielums. Kad limits tika sasniegts, mēs vai nu devāmies uz jaunu cieto disku, vai arī ierakstījām visu optiskajos datu nesējos. Kad tie beidzās, mēs vienkārši izdzēsām vecos datus un ierakstījām jaunus. Bet ir tādi, kas nekad datus neizdzēš.
Piemēram, daudzi uzņēmumi to nedara, īpaši tie, kuru darbības lauks un vērtība ir atkarīga no viņu rīcībā esošās digitālās informācijas. Laiki mainās. Tehnoloģija attīstās. Tagad informācija netiek izdzēsta, tā tiek pārsūtīta uz "mākoni". Starp citu, pats termins “mākonis” ir ļoti īslaicīgs un nemaz neatspoguļo reālu fizisku dabas parādību. Viņš vienkārši šķita ļoti ērts un skaists, un viņi viņu pameta. Kur tiek glabāti dati? Tam nav nozīmes, vismaz tik ilgi, kamēr mēs jebkurā laikā varam pievērsties viņiem. Vai ir iespējams, ka mums beidzot beigsies mākoņu krātuves vieta? Neviens par to nedomā. Kamēr jūs maksājat par abonementu, viss ir kārtībā. Maz vietas? Jūs izvēlaties jaunu tarifu plānu un iegūstat vēl vairāk vietas savai informācijai.
Šī nekārtība cilvēkiem ir apgrūtinājusi pat iedomāties, ka kādu dienu mums varētu iztrūkt brīvas vietas digitālo datu glabāšanai. Tā kā kādreiz bija grūti iedomāties, ka agrāk vai vēlāk uz Zemes varētu izplūst saldūdens, kura rezerves tiek papildinātas, pateicoties tā cirkulācijai dabā. Bet šeit ir realitāte. 2018. gadā ūdens krājumi Keiptaunā, Dienvidāfrikā, strauji tuvojās pilnīgai iztukšošanai. Un mēs, cilvēki, kas par to nedomā, strauji tuvojamies brīvas vietas trūkumam digitālo datu glabāšanai.
Dati, dati, dati apkārt
Galvenais iemesls šai brīvas vietas izsīkšanai, protams, ir saistīts ar ātrumu, kādā mēs iegūstam jaunus datus. Katru dienu visā pasaulē, pateicoties 3,7 miljardiem interneta lietotāju, tiek ģenerēts aptuveni 2,5 kvintilonu baitu informācijas. 90% no visiem šodien pieejamajiem digitālajiem datiem ir izveidoti tikai pēdējo divu gadu laikā. Pieaugot to lietoto viedierīču skaitam, kuras pieslēdzas globālajam tīmeklim (tam pašam “lietu internetam”), šie skaitļi tuvākajā nākotnē pieaugs vēl vairāk.
“Kad cilvēki runā par mākoņu glabāšanu, tie bieži vien nozīmē, ka ir zināma bezgalīga brīva vieta informācijas glabāšanai,” komentē Hyun Jun Park, datu glabāšanas uzņēmuma Catalog vadītājs un līdzdibinātājs Digital Trends.
Reklāmas video:
“Tomēr mākonis ir tas pats dators, kurā tiek glabāti jūsu dati. Cilvēki vienkārši neapzinās, ka pasaulē tiek ģenerēts tik daudz digitālo datu, ka to radīšanas temps ievērojami pārsniedz mūsu spēju tos visu uzglabāt. Tuvākajā nākotnē mēs redzēsim milzīgu plaisu starp noderīgo datu daudzumu un mūsu spēju tos uzglabāt, izmantojot tradicionālos plašsaziņas līdzekļus."
Tā kā mākoņu krātuves uzņēmumi pastāvīgi aizņem jaunus datu centrus vai paplašina esošos, ir ļoti grūti paredzēt, kad mēs faktiski zaudēsim visu brīvo vietu. Neskatoties uz to, saskaņā ar to pašu parku, līdz 2025. gadam cilvēce kopumā var radīt vairāk nekā 160 digitālās informācijas zettabaitu (zettabytes, tiem, kas nezina, tas ir triljons gigabaitu). Cik lielu daļu no šī apjoma mēs patiešām varam ietaupīt? Apmēram 12,5 procenti, saka Park.
Šis jautājums noteikti ir jārisina.
Vai DNS ir atbilde?
Tā teikt Park, Nathaniel Rocket un viņu kolēģi Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā. Kopā viņi nodibināja Katalogu, kura sienās tika izstrādāta tehnoloģija, kas, pēc tās veidotāju domām, varētu mainīt domāšanu par to, kā visi mūsu digitālie dati tiks saglabāti tuvākajā nākotnē. Pēc viņu domām vai drīzāk paziņojuma, drīz vien digitālie dati no visas pasaules var ietilpt apgabalā, kas nav lielāks par garderobi.
Katalogs kā piemērotu risinājumu piedāvā DNS kodēšanu. Tas viss izklausās kā viens no amerikāņu zinātniskās fantastikas rakstnieka Maikla Krištona stāstiem, taču viņu piedāvātais pielāgojamais un pieejamais risinājums ir diezgan reālistisks un pat piesaistīja riska finansējumu 9 miljonu dolāru apmērā, kā arī Stenfordas un Hārvardas universitāšu vadošo profesoru atbalstu.
“Man bieži uzdod jautājumu: kuru DNS mēs izmantojam? Tas ir tāpat kā cilvēki domā, ka mēs no cilvēka paņemam DNS un pārvēršam tos mutantos vai kaut kas tamlīdzīgs,”smejas Parks.
Bet tas nepavisam nav tas, ko Katalogs dara. DNS, ko katalogs izmanto datu kodēšanai, ir sintētisks polimērs. Tam nav bioloģiskas izcelsmes un tas nav izveidots uz slāpekļa bāzu pāriem, kuros reģistrē informāciju. Nulles un tādas, kas ievietotas polimērā, arī nevar būt kaut kā dzīva kods. Neskatoties uz to, iegūtais produkts bioloģiski praktiski neatšķiras no tā, ar ko esam pieraduši tikties dzīvā šūnā.
Ideja par to, ka DNS var uzskatīt par alternatīvu informācijas nesēja glabāšanas līdzekli, radās vairāku gadu desmitu laikā. Faktiski, kad Džeimss Vatsons un Fransiss Kriks 1953. gadā pirmo reizi nāca klajā ar DNS struktūras modeli. Tomēr līdz šim vairāki nozīmīgi ierobežojumi neļāva saskatīt milzīgo potenciālu, izmantojot DNS kā digitālas informācijas glabāšanas līdzekli, nemaz nerunājot par to, kā to visu pārvērst realitātē.
Pēc ierastā viedokļa informācijas glabāšanas metode caur DNS ir koncentrēta uz jaunu DNS molekulu sintēzi; informācijas bitu secību saskaņošana ar četru DNS pāru sekvencēm un pietiekami daudz molekulu, lai attēlotu visus skaitļus, kurus vēlaties saglabāt. Šīs metodes problēma ir tā, ka process ir dārgs un lēns. Turklāt ir daudz ierobežojumu, kas saistīti ar pašu datu faktisko uzglabāšanu.
Kataloga pieeja ierosina atdalīt molekulu sintēzi no to kodēšanas. Būtībā uzņēmums vispirms ražo milzīgu daudzumu tikai noteiktu molekulu (kas ievērojami samazina ražošanas izmaksas), un pēc tam tajās kodē informāciju, izmantojot dažādas gatavas molekulas.
Kā analoģiju katalogs salīdzina iepriekšējo pieeju pielāgoto cieto disku ražošanai ar informāciju, kas tajā jau ir ierakstīta. Jaunas informācijas reģistrēšana šajā gadījumā nozīmē nepieciešamību no jauna izveidot jaunu cieto disku. Kataloga jauno pieeju var salīdzināt ar tukšu cieto disku masveida ražošanu un jaunas kodētas informācijas rakstīšanu tiem pēc nepieciešamības.
Tas viss ir saistīts ar glabāšanu
Tā skaistums ir tas, cik milzīgu datu daudzumu var uzglabāt ļoti kompaktā telpā. Kā demonstrāciju katalogs izmantoja savu tehnoloģiju, lai kodētu DNS dažādas zinātniskās fantastikas grāmatas. Piemēram, viss romānu cikls Autotransporta ceļvedis uz galaktiku. Bet tie visi ir sīkumi pirms atvēršanas iespējām.
“Salīdzinot salīdzināmus skaitļus, bitu skaits, ko varat uzglabāt ar DNS, ir miljons reizes lielāks nekā tas, ko piedāvā tie paši cietvielu diski. Piemēram, pieņemsim parasto zibatmiņas disku. Izmantojot informācijas glabāšanai paredzēto DNS metodi, ierīcei, kuras izmērs ir šis zibatmiņas disks, var ierakstīt miljons reizes vairāk informācijas nekā parastam zibatmiņas diskam."
Izstrādātāji atzīmē, ka salīdzinājums ar cietvielu diskdziņiem joprojām nav pilnīgi precīzs. DNS ļauj jums saglabāt daudz vairāk informācijas salīdzināmā apjomā, taču tehnoloģija neļauj nodrošināt tūlītēju piekļuvi tai, kā, piemēram, to pašu USB diskdziņu gadījumā. Kataloga tehnoloģija pārveido informāciju cietā fizikālā granulā (granulā) no sintētiskā polimēra.
Lai piekļūtu šai informācijai, jums jāņem kodēta sintētiskā polimēra granula, rehidratācija ar ūdeni un pēc tam “jānolasa”, izmantojot DNS sekvenceri. Procesa ietvaros būs iespējams izdalīt DNS bāzes pārus, kurus pēc tam var izmantot, lai aprēķinātu nulles un informācijas daudzumu, kas veido informāciju. No sākuma līdz beigām šis process var ilgt vismaz dažas stundas.
Šī iemesla dēļ šī tehnoloģija galvenokārt ir paredzēta arhivēšanas tirgum, kur ātra piekļuve informācijai nav nepieciešama. Parasti tas nozīmē datus, kas netiek izmantoti vai pēc ierakstīšanas tiek izmantoti ļoti reti, bet ir ārkārtīgi svarīgi saglabāšanai. Teiksim, tāpat kā jūsu ledusskapja garantija, tikai korporatīvā mērogā.
Kā tas viss nāks par labu parastajiem lietotājiem? Raksta sākumā mēs runājām par to, ka lielākā daļa no mums nedomā par to, kas notiek un kur tiek glabāta mūsu informācija. Cietvielu medijos? Jā, pat ja tikai uz magnētiskās lentes. Mūs tas neinteresē, ja vien mums tas jebkurā laikā ir pieejams.
Informācijas atjaunošanas procesa ilguma dēļ mēs, visticamāk, nekad nesasniegsim līmeni, kad daži Google Cloud vai Yandex. Disk glabās mūsu informāciju milzu DNS tvertnēs. Ja tā pati Kataloga tehnoloģija pierāda savu efektivitāti, tad, visticamāk, tā atradīs savu nišu apgabalos, kur tiek piemērota ilgtermiņa informācijas glabāšanas pieeja. Attiecībā uz īslaicīgas glabāšanas metodi, kurā pašlaik tiek izmantoti gan cietie diski, gan cietvielu diski, mums būs jāpaļaujas uz citām metodēm.
Iepazīstinām ar perspektīvām
Šajā mēģenē ir miljoniem DNS kodētu datu kopiju.
Neskatoties uz to, šeit jūs varat redzēt gandrīz sci-fi iespējas.
“Iedomājieties, ka granulā, kas implantēta zem ādas, ir visa informācija par jūsu veselību: jūsu magnētiskās rezonanses angiogrāfijas dati, informācija par jūsu asins tipu, rentgenstūris zobārstam,” saka Parks.
“Jūs droši vien vēlaties, lai visi šie dati vienmēr būtu jums pieejami, taču nevēlaties tos glabāt kaut kur“mākonī”vai kādā nenodrošinātā slimnīcas serverī. Ja jums vienmēr būs šie dati DNS formā, jūs varēsit tos fiziski pārvaldīt, vajadzības gadījumā iegūt piekļuvi, ierobežot tos ar visiem citiem un atvērt tieši ārstējošajiem ārstiem."
“Gandrīz katrā mūsdienu slimnīcā ir DNS sekvenceris. Es nesaku, ka mēs šobrīd precīzi cenšamies izmantot šo tehnoloģiju, taču nākotnē tas viss var kļūt diezgan iespējams,”saka izstrādātājs.
Katalogs šobrīd nodarbojas ar eksperimentāliem projektiem, kuru mērķis ir parādīt viņu izstrādātās tehnoloģijas efektivitāti.
"Mums nav nekādu neatrisināmu zinātnisku grūtību, mēs tagad vairāk runājam par mehānisko procesu optimizācijas uzdevumiem," sacīja Parks.
Pēc paša uzņemšanas Parks nolēma iesaistīties datu glabāšanas veidu pētīšanā, izmantojot DNS, vienkārši tāpēc, ka, viņaprāt, tā bija ļoti forša un inovatīva tehnoloģiskā pieeja esošās lielās problēmas risināšanai. Tagad, pēc eksperta domām, šī tehnoloģija var kļūt par vienu no vissvarīgākajām mūsu laika tehnoloģijām.
Nikolajs Khizhnyak