Daten bis in alle Zeit

3-D-Druck als Datenspeicher

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Analog zur Funktionsweise von DNA haben findige Leute ein Verfahren erforscht bzw. entwickelt, mit dem sie synthetische DNA herstellen können, die als Hochleistungsdatenspeicher dient.

Gekühlt und in einem Trockenmittel gut geschützt aufbewahrt, hält diese Art von Speicher „viele Tausend Jahre“. Hexerei? Magie? Nö. Redundante Datenspeicherung und vom Prinzip Leben abgucken. Die Informationen sind quasi fehlerlos abrufbar, wenn die Redundanz entsprechend genutzt wird.

Dazu werden Fehler-erkennende und Fehler-korrigierende Algorithmen genutzt. Mathematisches Fachwort: „Fountain Code„.

Wie funktioniert das nun?

Mit einer gängigen Laborausrüstung und Stoffen (Chemikalien) werden künstliche DNA-Stränge hergestellt. Darin sind die Daten codiert – ähnlich wie bei biologischer DNA. Das können Produktinfos sein oder z. B. eine Anleitung, wie man einen 3-D-Hasen druckt. Gegen die Gefahr, dass sich – bedingt durch chemischen Zerfall – beim Auslesen Fehler oder Lücken einschleichen, ist das Ganze durch den erwähnten Fehler-korrigierenden Algorithmus abgesichert.

Abgeguckt haben sich das die Datenspeicherprofis von der Natur. Dort kann z. B. in Knochen DNA hunderttausende Jahre überstehen. Also haben die Forscher (ob es auch Forscherinnen gibt, das konnte ich so schnell nicht herausfinden) die künstliche DNA in 150 nm kleine Glaskügelchen eingeschlossen.

„DNA ist derzeit die einzige Datenspeicherform, die auch in flüssiger Form vorliegen kann. Das erlaubg es uns, sie in Objekte jeglicher Form einzubringen“, so einer der Forscher, Yaniv Erlich.

Was macht der Hase da?

Um die These zu untermauern, dass man eine Anleitung für ein 3-D-Objekt in eben jenem Objekt speichern kann, haben die Wissenschaftler den Hasen aus Kunststoff gedruckt und ihm seine eigene Bauanleitung (rund 100 kB) in den oben genannten Glaskügelchen eingefügt.

Möchte man den Bauplan wieder herausholen, trennt man ein kleines Stück vom Hasen ab. Die in den darin in Glaskügelchen eingeschlossene DNA wurde herausgelöst (mittels einer Fluoridlösung) und anschließend sequenziert. Et voila! Diesen Prozess konnten die Forscher 5x wiederholen.

Anwendungsbereiche

So könnte man in der Praxis auch Medikamente, Klebstoffe oder Farben kennzeichnen. Damit könnten Arzneimittelbehörden Messergebnisse der Produktqualitätskontrolle direkt am Produkt erheben. Bei Bauten könnte man noch lange nach Fertigstellung feststellen, welche Produkte von welchen Herstellern verbaut wurden.

Nachteile? Geld und Zeit

Wie so oft… es ist (noch) sehr teuer. Außerdem benötigt das Speichern viel Zeit: Microsoft-Forscher und Forscher von der University of Washington haben es ausprobiert: 5 Bytes speichern dauert 21 Stunden. Wow. Auslesen kann man das dann schon deutlich schneller: 6 Minuten, und die Information ist da.

Quelle: VDI nachrichten vom 24. Jan. 2020

Mehr Infos:
https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/12/dna-der-dinge-alltagsgegenstaende-als-datenspeicher.html

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