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画期的DNAストレージが日常物を耐久データアーカイブに変換

情報時代に世界データは膨大速度で増加中。既存デバイス(SSD、HDD、磁気テープ)は間もなく物理限界到達。

そのため科学者たちがDNA分子を長期コールドストレージアーキテクチャとして活用試行。任意形状可能、並外れた密度・耐久性。理論上1グラムDNAで215ペタバイトデータを数千年保存可能。

ETHチューリッヒ(スイス)とアーリッヒラボLLC(イスラエル)研究者たちが、日常物(水筒、シャツボタン、ガラスレンズ等)にDNA分子のみで大量情報保存する新手法開発。情報は数十年・数世紀後も物体から直接取得可能。

DNA「バーコード」製品マーキング、DNA大量データ保存等先行研究で「DNA of Things」新型データストレージ構築可能に。オブジェクト(ストレージユニット)がインターネット経由で情報リンク、 hence the name.

実現方法

不変メモリ付きオブジェクト作成のため、DNA分子を機能材料に融合。エラー耐性ある方法でDNA分子にデータエンコード。

DNA Fountainエンコーディングスキームで極端ドロップアウトエラー訂正、微量材料からデータ取得。

しかし単純DNA-機能材料混合は混合調製時高温・加水分解ストレスでDNA劣化招く。

シリカナノ粒子カプセル化で解決。シリカ粒子カプセル化DNAでDNA-埋め込み材料混合容易化、DNA分子半減期延長。

Reference: Nature Biotechnology | DOI:10.1038/s41587-019-0356-z | ETH Zurich

DNA分子を様々材料と混合、3Dプリントまたは鋳造で成形可能。

研究チームがプラスチック製ウサギ3Dプリントで新手法実証。ウサギに100KBデータ(ウサギプリント指示)含有。実物ウサギ同様、オブジェクト自体が設計図保持。

DNA分子形式で100KBデータ含有3Dプリントプラスチックウサギ | Credit: ETH Zurich / Julian Koch

ウサギ小片からデータ(プリント指示)取得し新ウサギ全体3Dプリント。5回繰返し、「玄孫」ウサギ作成。

応用

通常材料内に秘密情報隠蔽可能(ステガノグラフィー)。1.4MB短編映画を普通メガネレンズに保存実証。空港セキュリティ通過可能。

理論上、製造工程で極端高温到達しなければ全プラスチックオブジェクト(シリコーン、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシド含)に情報隠蔽可能。

ブループリントレベル情報アクセス必要用途で有用。歯科インプラント等、各構造固有・特定患者専用カスタマイズ。

更なる未来的応用:自己複製デバイス領域。無限オブジェクト供給用ストレージ材料作成十分な複製能力。

技術は高コスト:単一3Dプリントファイル変換2,000ドル超。バッチサイズ増大で単位コスト低下。

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