DNA-Speicher Teil 1

Themen:
1-Wie speichern Computer Daten?
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Wie speichern Computer Daten?

Die CPU / Der Prozessor

Jeder PC hat eine CPU welche alles ausrechnet was du von ihm anforderst.
Da er nicht versteht was man ihm erzählt wurde der Code erfunden.
Dieser Code ist bekannt als 0 und 1.
Computer haben also keine Logik sondern rechnen alles mit 0 und 1 aus.

Wie speichert der PC Daten?

Der PC speichert und rechnet alles in 0 und 1.
Das wirkt zuerst wenig aber wenn man überlegt wie viele einzelheiten ein Bild zum Beisiel hat muss man erstmal überlegen welche enorme Datenmenge ein einzelnes Bild hat.

Wo ist das Problem?

Das Problem liegt bei den Datenmengen.
Wir speichern unglaublich viel an Daten und das auch außerhalb unserer eigenen Geräte.
Alle Urlaubsbilder sind nochmal sicherheitshalber in der Cloud gespeichert und die Hausaufgaben schicke ich auch mal direkt auf den Schulserver (z.B. Moodle).
Überall speichern wir Daten auf Servern und das nicht gerade wenig.
Mit jeder neuer Speicherart speichern wir zwar effektiver, aber es wird auch um so mehr.
Alleine 2018 wurden rund 14,4 Zettabyte an Daten auf Servern gespeichert.
Das sind rund 144.000.000.000 Mrd. Terrabyte nur an Daten.
Um dieser Anfrage an Speicher gerecht zu werden wird seit mehreren jahrzehnten an Alternative geforscht.
Eine davon ist DNA.

Wie funktioniert DNA-Speicher im Verhältnis?

Die "Übersetzung"

Die DNA besteht im Gegesatz zu herkömmlichen Speicher aus den 4 Basen.
Um nun also 2 zahlen auf 4 Orte zu Verteilen wird dieser Code übersetzt.

Die Herstellung

Nachdem der Code nun angepasst wurde für die Dna muss er nur noch in der DNA gespeichert werden.
Der “Übersetzer” hat die reihenfolge festgelegt in der die Basen geordnet sein müssen, damit die Daten später wieder von einem PC verstanden werden kann.
Nun wird in einem Labor ein solcher DNA Strang synthetisch hergestellt.

Der Speicherort

Damit sich aber der Speicher richtig lohnt wird er in DNA-Pools gepackt.
Das ist einfach nur ein Gefäß welches mit Chemikalien gefüllt ist.
Um jetzt die DNA aber noch zu schützen, kann man sie noch mit ein paar nanometer großem Glas umhülen.

Das "lesen" der DNA

Jetzt hat man zwar all diese Daten in der DNA gespeichert aber wie öffnen wir die Dateien?
Dafür muss die DNA erstmal von einem DNA-Lesegerät analysiert werden.
Dieses gibt dann die Reihenfolge der Basen an und das “Übersetzungsprogramm” übersetzt dann die Reihenfolge der Basen in den für Computer verständlichen 0/1 Code.

Zusammenfassung

Daten in DNA schreiben
(Beispiel: Bild)

Daten in DNA lesen
(Beispiel: Bild)

Ist DNA-Speicher effektiv?

Momentane lage der Forschung

Der DNA-Speicher hat riesiges Potential da es besonders in Zeiten des Klimawandels praktisch ist, extrem effizienten und Stromspaarenden speicher zu habem.
Allerdings ist die produktion von DNA noch extrem komplex, langwierig und kostspielig.
Das Potential dieses Speichermediums wurde allerdings von einigen Firmen entdeckt, die die froschung in dem Bereich extrem vorrantreiben.

Welche Firmen forschen dran?

Momentan sind die hauptsächlichen Forschungstreibenden die Firmen Microsoft und Google aber es forschen auch einige Unis und private Institute an dieser Speicherlösung.

Warum DNA-Speicher?

Wie bereits erwähnt hat DNA-Speicher eine unglaubliche effektivität pro Gramm (200.000 TB pro Gramm).
Durch weitere Forschung im bereich der DNA könnten die kosten der Produktion weiter sinken und dann die herkömmlichen Speichermedien im Preis-effektivitäts Verhältnis schlagen .

Was muss sich verbessern?

Die größten Probleme momentan sind:
-Produktion von synthetischer DNA dauert lange
-Produktion ist kostspielig
-man kann nicht direkt auf die Daten zugreifen
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