Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

A DNS és az adattárolás jövője

  • Dátum | 2017.03.05 12:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

A Lumiére fivérek talán leghíresebb alkotása, A vonat érkezése az első nyilvánosan vetített filmek egyike volt 1896-ban. Az 50 másodperces jelenet, amelyben egy vonat érkezik La Ciotat állomására, most újra történelmet írt: 121 évvel bemutatása után ugyanis ez lett az egyik első film, amelyet DNS-alapú adattárolással rögzítettek. Yaniv Erlich és Dina Zielinski, a New Yorki Genomközpont és a Columbia Egyetem kutatói a filmecskén kívül egy operációs rendszert, egy képet, egy tanulmányt, egy számítógépes vírust és egy Amazon-ajándékkupont kódoltak az élethez elengedhetetlen molekula révén.

Egy új megoldásnak köszönhetően ráadásul mindezt rendkívül kis méretekben valósították meg. Míg egy 1 terabájtos merevlemez tömege nagyjából 150 gramm, Erlich és Zielinski 215 ezerszer ennyi adatot tud eltárolni egyetlen gramm DNS-ben. Ami azt jelenti, hogy az új módszerrel kódolva a világ összes adata elférne egy autó csomagtartójában.

A DNS adattárolásra való használata egyáltalán nem újdonság, hiszen az élet maga is ennek köszönhetően létezhet. A kettős spirál alakú molekulában négy nukleotid bázis (adenin – A, guanin – G, citozin – C, timin – T) kódolja azokat információkat, amelyek alapján az élőlények felépülnek és működnek. A kód révén ugyanakkor másfajta adatokat is lehetséges eltárolni, ehhez az említett digitális anyagok esetében mindössze át kellett fordítani a bázisok nyelvére az egyeseket és a nullákat, és egy nekik megfelelő DNS-t felépíteni.


És hogy mi ennek az értelme? A DNS-nek számos előnye van a ma használatos adattároló rendszerek többségével szemben. Először is, ahogy már említettük, nagyon kis helyen rengeteg információ tárolható, így az adatok kevesebb fizikai helyet foglalnak el. Másodszor a molekula rendkívül strapabíró: megfelelő körülmények közt tartva több tízezer évig is leolvashatók maradnak a benne tárolt adatok.

A harmadik és talán legfontosabb tény pedig, hogy a DNS több mint 3 milliárd éves múltra tekint vissza a bolygón. A modernkori adattárolók, a flopik, a videokazetták, a CD-k és társaik sorra elavulnak, ráadásul minden új megoldáshoz új olvasókat kell vásárolniuk a felhasználóknak, a DNS formájában rögzített adatokkal ez viszont nem fog megtörténni. Amíg lesz DNS-alapú élet a bolygón, arra is lesz törekvés, hogy ez leolvasható legyen. A szekvenáló módszerek persze fejlődnek majd, és a rögzítés is gyorsabbá válik, de az, hogy mit kell leolvasni, vagy milyen módon kell kódolni az adatokat, nem fog változni.

Ami a DNS-alapú adattárolásra irányuló első kísérleteket illeti, a szakértők kezdetben azzal próbálkoztak, hogy élő sejtek genomjába igyekeztek adatokat beleírni. Ezzel azonban az volt a fő probléma, hogy a sejt idővel elpusztult, vagyis az adatok hosszútávú tárolására nem volt alkalmas a módszer. A másik gondot az jelentette, hogy az élő sejt DNS-e folyamatosan változik, másolódik, javító mechanizmusok indulnak be rajta, így az adatok minősége a sejt élete folyamán is folyamatosan romlott.


Az első jól működő DNS-alapú adattárolót George Church, a Harvard kutatója alkotta meg 2012-ben. Church és társai a szakértő újonnan kiadott könyvét, néhány képet és egy Javascript-programot kódoltak a nukleotid bázisok révén. A sejteket kiiktatták a képből, és a kémiai úton szintetizált DNS-szakaszokat egyszerűen egy üvegchipre nyomtatták. Az egyesek helyére guanin vagy timin, a nullák helyére pedig adenin vagy citozin került a sorban. Az adatsort darabokra szabdalták és rövidebb fragmentumonként szintetizálták a kódoló szakaszokat. Ezek egyúttal egy-egy „vonalkódot” is kaptak, amely azt jelezte, hogy hol helyezkedtek el a teljes adatsorban. Az információ leolvasásához egy szekvenálóra és egy számítógépre volt szükség, amely sorba rendezte a töredékeket, majd visszafordította eredeti formátumukra a fájlokat.

A következő évben Church módszerét fejlesztette tovább Nick Goldman és Ewan Birney, az Európai Bioinformatikai Intézet (EBI) két tudósa egy kevesebb hibával működő rendszert dolgozva ki. Az első megoldással az volt a legnagyobb gond, hogy a leolvasás során a szekvenálók nehezen boldogultak az egymást követő egyforma bázisokkal, amelyekből pedig elég sok akadt a kódsorban. A szakértők ezért egyrészt egy hármas kódrendszerre tértek át, másrészt lemondtak az állandó megfeleltetésekről a kódolás során, és egy-egy bázis jelentését attól tették függővé, hogy azt milyen bázis előzi meg. Így kevesebb bázisismétlődés volt a sorokban, ami megkönnyítette a szekvenálást.

A kutatók a módszerrel DNS-re fordították Shakespeare mind a 154 ismert szonettjét, Francis Crick és James D. Watson a DNS szerkezetéről szóló tanulmányának PDF-változatát, egy fotót saját laborjukról, valamint Martin Luther King Van egy álmom kezdetű beszédének egy részletét MP3-formátumban. És ha már úgyis belelendültek a munkába, hozzácsapták ezekhez az átkódolást végrehajtó algoritmust is.

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 26.
    2017. 03. 08. 19:54
    Manapság sokkal több játék van és csak 1-2 kattintásnyira. Ergo a mai játékosnak sokkal jobban ki kell nyalni a hátsóját, mint 10-20 évvel ezelőtt.
  • 25.
    2017. 03. 08. 19:51
    Azért van egy olyan gyanúm, hogy ha a PISA teszt 30 évvel ezelőtt is lett volna, akkor Magyarország kb. ugyanúgy teljesített volna, mint manapság. Ugyanis az oktatási rendszer akkoriban sem a logikus gondolkodásról szólt, hanem a beseggelésről.
    A mai napig emlékszem a történelemtanárnőnk szavaira (valaki nem tudott valami évszámot): "Fiaim, ez érettségi tétel!" És ezt nyomatták orrvérzésig.
    Vagy irodalomból Kafka: Átváltozás c. förmedvénye. "Ennek a műnek 17 különböző értelmezése van, amiből a tankönyvben 14 található meg. Holnapra mindenki tanuljon meg négyet!"
    Szóval nem a jelenlegi bandával kezdődött a hülyítés.
  • 24.
    2017. 03. 07. 16:03
    A játékvilágban is meglátszik mennyire elbutultak az emberek. Ha már nem szájbarágós egy játék, akkor el se tudnak vele indulni. Mai játékoknál már alap hogy nem elég a térkép és az azon bejelölt cél, mellette még az útra kell rajzolni nyilakat, de mindezek mellett még képernyőn lévő nyilaknak is mutatni kell hogy hol egy ajtó, hol egy felvehető objektum stb... Egy régi Resident Evilnél az életbe nem jönnének rá sokan hogy egy kötéllel bezárt ajtón meg kell gyújtani a kötelet az öngyújtóval meg hasonlók. Pedig az ilyesmi is nagyon fejlesztette a gondolkodást és a logikát ami akár a való életben is hasznos lehetett volna néha. Manager játékok sem sikeresek ma már érthetően mert nem tudnák kitalálni sokan hogy milyen taktikával lehetne bennük több pénzhez jutni. Pedig az agyat nem árt edzeni ha nem akar valaki idő előtt tök szenilis lenni.
  • 23.
    2017. 03. 06. 23:27
    Lehet, de ha belegondolsz ezer ilyen van a napjainkban, ami régen kemény agytevékenységbe került, most pedig semmi kognitív erőfeszítésbe nem kerül.

    Nekem kifejezetten fáj térkép alapján tájékozódni, szótárban, tartalomjegyzékben keresni pl lassan elfelejtek kézzel írni.
    ...és még sok más könnyítés.

    Kérdés az, hogy mire fordítjuk az így fennmaradó szellemi energiát... ha valaki szellemi munkát végez, annak nyilván előny, ha nem fárasztják le a napi szarságok... de másoknak probléma lehet, még ennyit se kell gondolkozni.

    ...és tényleg azt vettem észre én is, hogy rettentően hülyülnek el a gyerekek. Persze ez nem számszerű, bár a PISA teszt pont ezt mutatja itt nálunk.
    Én 1-10 éves koromig eléggé más skilleket használtam gyerekként, mint egy mai kölyök. Na de majd meglátszik a felnövekvőkön elbutultak-e a kényelemtől.
  • 22.
    2017. 03. 06. 21:55
    A DNS ezután is Domain Name System lesz a számítástechnikában, a cikkben szereplőnek nincs jövője, lassú mint a szar, úgyhogy hiába rajta százezer gigát tárolni, de ez már korábban is meg lett beszélve.
  • 21.
    2017. 03. 06. 21:46
    Mondjuk ha nem kell a térképet nézegetned, jobban oda tudsz figyelni az útra, meg a környezetedre, csökkentve a balesetveszélyt. Mindig nézd a napos oldalát..
  • 20.
    2017. 03. 06. 21:31
    S az évi 3 nagy STEAM Sale idején órákra lefagynál a szerver túlterhelések miatt... hát kellene az neked?
  • 19.
    2017. 03. 06. 18:12
    Egyébként remekül végigkövethető, hogy a digitalizáció előretörésével hogyan zombisodnak el az emberek.
    A mai fiataloknak ha nem rágod a szájukba, hogy pontosan mit és mikor kell tenni, akkor nem képesek megoldani semmit.
    Droidok, önálló munkavégzésre alkalmatlanok.
    Tisztelet a kivételnek.
    Idejönnek egy olyan fizuigénnyel, ami 20 év tapasztalattal esetleg reális is lenne, közben meg funkcionális analfabéták és ezen képtelenk is változtatni. Futószalag mellé nem venném fel őket.
    És nem értik mi a probléma, mindegyik zseninek képzeli magát, hiszen fél kézzel képes a telefonon 60 karaktert gépelni percenként a facebookba. Hát igen, ez is egy képesség, de ezzel kitörölhetik az életben.
    Lehet az iskolára fogni, nyilván azok sincsenek a toppon, de ez akkor is nonszensz.
  • 18.
    2017. 03. 06. 16:17
    Ez a visszafejlődés a mindennapi életben már nehézségeket okozhat.

    Akár vegyük csak a tájékozódás fogalmát. Régen fellapoztad a térképet, kódok alapján kikerested a négyzetet, beazonosítottad formák alapján a grid-et, megkerested az utcát, és rajzoltál egy kis papírtérképet, majd végigmentél az úton folyton használva a felsőbbrendű kognitív képességeket. Keresés, tájékozódás, formafelismerés, vizuális memória, rajzolás, multitasking stb.... ezek más területen használt fontos skillek.

    Most beütöd a GPS-be, és megérkezel anélkül, hogy bármit is végiggondolnál. (Helyette mondjuk lazulva zenét hallgatsz vezetéskor 5% CPU-val )
    Egyszerűbb, sokkal kényelmesebb, ugyanakkor vajon milyen skillek fejlődnek vissza szép lassan, amik mondjuk egy állásinterjún (vagy akár a túlélés során egy háborúban) később fontosak lennének?

    ...és ismétlem, nem velünk van a baj, akik használjuk a kobakunkat nap mint nap, hanem a többi emberrel, akiknek ez volt kb az egyetlen agytorna naponta.
  • 17.
    2017. 03. 06. 16:11
    Ez egy jó megérzés, mert több tanulmányt is olvastam a témában... majd megkeresem őket.

    Úgy tűnik igaz az, hogy a modern automatizmusok ugyan leegyszerűsítik az életünket, de olyan szinten elkényelmesítik, hogy elég sok agyterület egyszerűen visszafejlődik. Gyerekeknél pedig súlyos következményekkel járhat, ha valós mozgáskoordinációs játékok helyett, (LEGO, homokozás, építőkocka, bunyó a grundon) - egy VR játék és touchpad valóságával nőnek fel. Egy olyan környezetben ahol a szenzoros funkciók nem fejlődnek, nem érzed a tárgyat.

    Az idegrendszer pontosan olyan mint egy izom, és pontosan ugyan úgy visszaépül, mint egy fekvőbeteg izomzata.

    Persze ez nagyon komplex folyamat, és nagyon nehéz mérni - hiszen sok esetben egyes agyterületek volumene nem függ össze a kognitív képességgel.
    Az is meglehet, hogy a felszabaduló időt, amit az automatizmusoknak köszönhetünk, az értelmesebbek gondolkodással töltik.
    Ugyanakkor a nagy átlag szépen visszafejlődik, mert minimális szinten sem kell megerőltetni az agyukat - se motoros, se kognitív szinten.
  • 16.
    2017. 03. 06. 12:39
    + Van aki jól tud gyereket csinálni, csak beszélni nem nagyon
  • 15.
    2017. 03. 06. 12:35
    Ezer másik gyakorlattal lehet az agyat karbantartani. Ennyi erővel aki fafaragó vagy festő, egész nap kézzel alkot, "jobb" aggyal rendelkezne? Mindenki mással tornáztatja napi szinten az agyát, úgy hogy nem is tud róla. Attól, hogy mindenkinek másra van huzalozva még nem lesz gyengébb. Van aki sakkozni tud, de nem tud egy labdán egyensúlyozni. Van aki kifarag egy szobrot, de nem tud kezelni egy járművet. Kézírás ugyanez.
  • 14.
    2017. 03. 06. 12:26
    Ha egy adott életmód folytatása kognitív képességek csökkenéséhez vezet, az csak annyit jelent, hogy nincs szükség a nagyobb kognitív képességre. Nevezhetjük visszafejlődésnek, de amíg a megváltozott életmódot sikeresen tudod vele űzni, addig nem igazán lehet hátrányként kezelni.
  • 13.
    2017. 03. 06. 11:54
    A kézzel való írás az agy "karbantartása" miatt lenne fontos, sok agyterületet dolgoztat meg. Kihat az emlékezőképességre, a szem-kéz koordinációra, kreativitásra, stb. Ha ez nincs, akkor csak eltunyul az agy.
    Ha az ősembereknek is billenytűzete lett volna, lehet hogy még mindig fatüzeléssel menne a számítógép
  • 12.
    2017. 03. 06. 10:25
    Azért ez nem minden esetben van így. Kézzel írni egy kényszer volt, mivel ez volt az egyetlen módja valamit megörökíteni, kommunikálni (papír, kő etc) Ha az elejétől lett volna eszköz digitálisan adatot bevinni/továbbadni, senki nem vesződött volna írással. Ez nem butulás, csak felszámolod az elavult technikát. Illetve eltűnik magától.
  • 11.
    2017. 03. 06. 09:48
    Nagyon várom már, hogy minden tudás a kisujjamban legyen! Azt azért nem szabad elfelejteni, hogy az adattárolásnak semmi köze a gondolkodáshoz, és ha a tudást könnyen megkapjuk, nem tanulunk ergo gondolkodni sem fogunk (lésd kézíras vs ikonnyomogatás). Sajnos évtizedek óta nyilvánvalóan az emberiség totális elbutítása a célja minden "segítő” fejlesztésnek.
  • 10.
    2017. 03. 06. 09:40
    Mondjuk mint a Black Mirror S03E05-ben esetleg ?
  • 9.
    2017. 03. 06. 08:53
    Az augmented reality elég zsír lenne azért. Egy olyan Hololens ami tökéletesen illeszkedik a látványba :) Csak a kódot kell feltörni, mert még feketefehér vonalakon kívül nem tudunk többet bevinni. Látóideg vagy agyi ingerléssel... de ha sikerül az időbeli és frekvenciakódolást meghekkelni, akkor lehet majd Googbrain. ... először majd a vakok élvezhetik ennek előnyét, mert a kamerakép mellé bármi bevihető :D (barátnőt hentai lánnyá moddoló patch :D)
  • 8.
    2017. 03. 06. 08:33
    Én már csak azt várom, hogy az agyamba bekösség az internetet és a gugli szörcsöt
    Esetleg a steam klienst
  • 7.
    2017. 03. 06. 07:17
    Nem áll messze a valóságtól amit mondasz :D De ehhez előbb egy génmódosító vírussal meg kell fertőzni a sejtjeidet. Mondjuk egy nátha vagy veszettség vírussal (ilyeneket használunk itt is). Ez a vírus benyom az agysejtekbe egy speciális fényérzékeny csatornát, amivel aztán egy spéci hullámhosszú fénnyel blokkolható vagy serkenthető az az agyterület, pálya. Pl lehet bombakereső távirányítós patkányt csinálni. Az érdekesség, hogy egy kis trükkel lehet rádiófrekvenciás hullámokat is használni. Mondjuk Wi-fivel ki be kapcsolható jutalomközpont. Így egy optikai szálat se kell beszúrni oda... Agyi betegségeknél kezelésénél jól jön majd. Ezek már évek óta bevett módszerek, csak a Wi Fi kicsit merész, mert sok a zaj. Sokat fogunk még hallani ezekről pl a gyógyászatban...
  • 6.
    2017. 03. 06. 02:56
    Én arra értem mikor már lesz ebből is hordozható verzió ami mondjuk wifivel megy, és a vírus pl úgy írja át az ember DNS-ét hogy az észre sem veszi, csak mikor már késő. Vagy tényleg csak apránként belecsempész valami kis defektet, és az utódokkal egyre csak mutálódik. Kívülről nem mutatja majd ki semmi, belülről viszont egy pont után visszafordíthatatlan lesz. Ja és nem mondom meg hogy mit szívok
  • 5.
    2017. 03. 05. 22:32
    Ezt gene drive-nak hívják, és még csak vírus se kell hozzá. Egy olyan öröklődési rendszer ami szinte minden esetben továbböröklődik. Ezáltal egy egész populáció átalakítható génmanipulációval. Szerencsére embernél ez nem veszélyes. Minél olcsóbb lesz a teljes genomszekvenálás, annál könnyebbem szűrhetőek és kijavíthatóak a hibák. Ráadásul már most is rettentően egyszerű kivenni vagy beültetni egy génszakasz egy humán embrióban - csak a törvények tiltják. Ilyen módon bármilyen defekt kijavítható. Az Asgardok valamit benéztek, mert azóta már mi emberek is simán kijavíthatnánk ezen mutációkat :D a kis szürke seggükben.
  • 4.
    2017. 03. 05. 21:36
    Most belegondoltam, hogy a DNS-be belekódolnak egy vírust ami megfertőzi a másik DNS-t, majd megfertőzi az ember dns-ét és végül az emberiség életképtelenné válik a sok kéretlen mutáció után.
    A Csillagkapuban az Asgardok úgy haltak ki, hogy elkezdték manipulálni a saját DNS-üket. Tudom hogy film de egyre inkább kezd valósággá válni a sci-fi.
  • 3.
    2017. 03. 05. 19:11
    Szerintem ennek sok értelme nincs IT területen ebben a formában. Nehéz lesz meggyőzni a piacot.
    A szekvenálás még sokáig pontosan ugyan így fog menni, max a módszer finomodik és sokkal olcsóbb lesz. amire ez értelmesen írható és olvasható lesz, addigra a holografikus, kristály vagy egyéb molekuláris szintű írható/olvasható anyagtechnológiai tárolás ennél sokkal hatékonyabb lesz.

    Viszont a szintézis nagyon fontos lenne, hogy elterjedjen... mivel erősen felpörgetné a szintetikus biotechnológiát. A fehérjékkel való kísérletezés és maga a genetikai anyag írása is sokkal egyszerűbbé válna, ha csak beírnám a programba a kódsort és már szintetizálná is nekem a szakaszt egy vektorba. Mindezt nagyon olcsón és biztonságosan. Rengeteg gyógykezelés alapja lehetne ez... akár rendelőkben elvégezhető gyors diagnosztika és kezelések. Akár magának a rendszernek a prorgramozása, új javítómechanizmusok tervezése a genomba, csak így lehetségesek. Most még álom a szintézis, de a whole genom sequencing is emberi áron.

    Még ha az IT világban nem terjed el, biztosan nagyon fontos jövő előtt áll. A valós idejű transzformáció a DNS és bináris kód között.
  • 2.
    2017. 03. 05. 19:07
    Stadionok helyett lehetne erre költeni
  • 1.
    2017. 03. 05. 17:58
    Milyen mértékegységet is emlegettek mindig a Star Trekben mikor adatmennyiségről volt szó? Gigaquad? Meg élő számítógép és tsai.

    Nos, lehet pár évtized múlva látni fogjuk ahogy elkezdenek megszületni ezek a technológiák.