中国の研究者たちが、デジタルデータの記録媒体としてDNAを活用する革新的な技術を開発しました。この技術は、従来のストレージ技術を凌駕する密度と耐久性を持ち、急増するデジタルデータと従来のストレージ能力の限界という課題に対処するものです。この研究成果は、学術誌『Science Advances』に発表されました。
開発された「DNAテープ」は、ペタバイト級の情報をコンパクトかつ効率的に保存することを可能にします。デジタルファイルはDNAの4つの塩基（A、G、C、T）の配列に変換され、ポリエステルとナイロンの混合物から作られたテープに刻印されます。このテープは、結晶質の保護層によって耐久性が高められており、数千年にわたるデータの保存と大幅な電力消費削減の可能性を秘めています。各テープは、数百万もの断片がデジタルフォルダとして機能する微細なライブラリとして機能します。研究者たちは、この技術の実証として、DNAテープからデジタル画像を記録・再生することに成功しました。この技術は、高い密度に加え、テープ全体をスキャンすることなく特定のファイルに迅速にアクセスできる利点も持っています。
DNAストレージの顕著な利点の一つは、その卓越した耐久性です。電子機器が継続的な電力とメンテナンスを必要とするのに対し、DNAは電力を必要とせずに数千年もの間データを保存できます。これにより、データセンターのエネルギー消費が削減されるだけでなく、冷却や特殊なハードウェアへの依存も最小限に抑えられます。さらに、DNAは湿度や磁場などの影響を受けにくく、保存情報の完全性を保証します。容量に関しては、100メートルのDNAテープで最大36ペタバイトの情報を保存できると推定されており、これは30億曲以上のMP3ファイルに相当します。この密度は、現在利用可能な最も先進的なハードドライブを大幅に上回っています。
しかし、この技術の広範な普及には大きな課題が伴います。DNAの合成と読み取りのコストは依然として高いですが、バイオテクノロジーの進歩により、将来的にはこれらの価格が低下することが期待されています。また、DNAの読み書き速度は現在、ハードドライブやSSDよりも遅いため、即時のデータ取得が重要でないアーカイブシステムへの利用に限定される可能性があります。標準化もまた一つのハードルであり、異なるメーカーやプラットフォーム間での相互運用性を確保するためには、DNAストレージが大規模に実用化されるために共通のプロトコルを確立する必要があります。
このDNAテープの開発は中国の研究者たちの共同作業ですが、これは世界的な広範なトレンドの一部です。Microsoft、Illumina、GenScriptといった企業は、スケーラブルなソリューションを求める必要性から、長年にわたり生物学的ストレージを探求してきました。ブラジルでは、IPTとLenovoがPrometheusプロジェクトでDNAストレージ技術の開発に取り組んでいます。
業界はすでにこの技術の実用的な応用を構想しています。例えば、国のアーカイブがそのデジタル履歴全体をクローゼットサイズの部屋に保存したり、研究センターが遺伝子配列を失われるリスクなしに数世紀にわたって保存したりすることを想像してみてください。重量、エネルギー、耐久性が重要な要素となる衛星や宇宙探査機での使用も考えられます。まだ実験段階ではありますが、DNA鎖からデジタル画像を保存・取得する能力は、かつてはSFの世界の話であった可能性を切り開いています。
要約すると、DNAデータストレージは、現在のシステムが直面する崩壊に対する最も有望な代替案の一つです。その容量、回復力、エネルギー効率は、デジタルストレージの増大する要求に対する持続可能で高密度のソリューションとしての地位を確立しています。この技術は、データ保存の未来を再定義する可能性を秘めています。