Steam Library on a Strand: Scientists Pioneer DNA Cassette Tape for Ultra-Dense Storage

Steam Library on a Strand: Scientists Pioneer DNA Cassette Tape for Ultra-Dense Storage

Steam Library on a Strand: Scientists Pioneer DNA Cassette Tape for Ultra-Dense Storage

As the global demand for data storage skyrockets, necessitating long-term solutions beyond magnetic tapes and traditional hard drives, scientists have turned to an unlikely, yet powerful, medium: DNA. 

Known for its mind-boggling density—capable of storing approximately 455 exabytes (455 million terabytes) per gram—DNA has long been researched as the ultimate archival solution. 

A significant breakthrough has now been achieved by researchers at the Southern University of Science and Technology (SUSTech) and Shanghai Jiao Tong University (SJTU) in China, who have developed a DNA cassette tape that could revolutionize data centers and personal storage, potentially holding up to a massive 362 petabytes (362,000 terabytes) of data.

This innovative DNA cassette tape, which deliberately resembles the audio cassettes of the 1980s, distinguishes itself from earlier attempts at DNA storage by solving the critical problem of data retrieval speed. 

Past systems required reading through all the stored data to locate a single file, resulting in agonizingly slow access times. 

The SUSTech team ingeniously overcame this bottleneck by incorporating millions of microscopic barcodes onto the tape. 

These barcodes function as distinct "addresses," allowing for the easy and fast retrieval of specific information, much like fast-forwarding an audio cassette to a particular song.

In addition to its revolutionary indexing system, the new DNA storage medium boasts exceptional durability for long-term archiving. 

The tape is sealed within a special crystalline coating designed to shield the synthetic DNA from environmental damage. 

This protective layer is estimated to extend the tape’s lifespan to thousands of years in controlled, temperature-regulated environments. 

Crucially, the researchers project the cassette could survive for up to 300 years without deterioration even at room temperature, making it a dramatically superior solution for preserving valuable data across centuries.

Despite this radical breakthrough in concept and design, the reality of widespread DNA storage is still a distant future, primarily due to current limitations in speed and capacity utilization. 

As a proof of concept, the research team managed to write only 156.6 kilobytes of data onto the tape. 

The process of reading this small amount of data took a lengthy 150 minutes, which is exceedingly slow compared to modern storage standards. 

Even with projected improvements reducing the retrieval time to 47 minutes, the speed remains a significant challenge that must be addressed before commercial viability.

Furthermore, the DNA cassette tape has yet to reach its astonishing theoretical capacity. 

Currently, the actual data storage achieved is estimated at only 74.7 GB per kilometer of tape, which is inferior to current magnetic tape solutions like the LTO-10 format, which stores up to 30 TB uncompressed per kilometer. 

While the theoretical maximum of 362 petabytes per kilometer is an astounding goal, the researchers must bridge this massive gap between the current practical capacity and the immense theoretical potential. 

Nonetheless, the development of the DNA cassette tape, with its barcoding system, marks a fundamental step toward making DNA a viable, ultra-dense, and enduring archival technology.

स्टीम लाइब्रेरी ऑन अ स्ट्रैंड: वैज्ञानिकों ने अल्ट्रा-डेंस स्टोरेज के लिए डीएनए कैसेट टेप का आविष्कार किया

जैसे-जैसे डेटा स्टोरेज की वैश्विक मांग बढ़ती जा रही है, चुंबकीय टेप और पारंपरिक हार्ड ड्राइव से परे दीर्घकालिक समाधानों की आवश्यकता बढ़ रही है, वैज्ञानिकों ने एक असंभावित, फिर भी शक्तिशाली माध्यम की ओर रुख किया है: डीएनए।

अपने अद्भुत घनत्व के लिए जाना जाने वाला डीएनए, जो लगभग 455 एक्साबाइट (455 मिलियन टेराबाइट) प्रति ग्राम संग्रहीत करने में सक्षम है, लंबे समय से अंतिम संग्रहण समाधान के रूप में शोध किया जा रहा है।

चीन में दक्षिणी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (SUSTech) और शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय (SJTU) के शोधकर्ताओं ने अब एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। उन्होंने एक डीएनए कैसेट टेप विकसित किया है जो डेटा केंद्रों और व्यक्तिगत भंडारण में क्रांति ला सकता है, जिसमें संभावित रूप से 362 पेटाबाइट (362,000 टेराबाइट) तक डेटा संग्रहीत किया जा सकता है।

 यह अभिनव डीएनए कैसेट टेप, जो जानबूझकर 1980 के दशक के ऑडियो कैसेट जैसा दिखता है, डेटा पुनर्प्राप्ति गति की महत्वपूर्ण समस्या को हल करके डीएनए भंडारण के पहले के प्रयासों से खुद को अलग करता है।

पहले की प्रणालियों में एक फ़ाइल ढूँढने के लिए सभी संग्रहीत डेटा को पढ़ना पड़ता था, जिसके परिणामस्वरूप एक्सेस समय बहुत धीमा होता था।

SUSTech टीम ने टेप पर लाखों सूक्ष्म बारकोड शामिल करके इस अड़चन को बड़ी चतुराई से दूर किया।

ये बारकोड अलग-अलग "पते" के रूप में कार्य करते हैं, जिससे विशिष्ट जानकारी को आसानी से और तेज़ी से प्राप्त किया जा सकता है, ठीक वैसे ही जैसे किसी ऑडियो कैसेट को किसी खास गाने पर फ़ास्ट-फ़ॉरवर्ड करना।

अपनी क्रांतिकारी अनुक्रमण प्रणाली के अलावा, नया डीएनए भंडारण माध्यम दीर्घकालिक संग्रहण के लिए असाधारण टिकाऊपन का दावा करता है।

टेप को एक विशेष क्रिस्टलीय कोटिंग के भीतर सील किया गया है, जिसे सिंथेटिक डीएनए को पर्यावरणीय क्षति से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह सुरक्षात्मक परत नियंत्रित, तापमान-नियंत्रित वातावरण में टेप के जीवनकाल को हज़ारों वर्षों तक बढ़ाने का अनुमान है। 

महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं का अनुमान है कि यह कैसेट कमरे के तापमान पर भी बिना किसी नुकसान के 300 साल तक चल सकता है, जिससे यह सदियों तक मूल्यवान डेटा को संरक्षित रखने का एक बेहतरीन समाधान बन जाता है।

अवधारणा और डिज़ाइन में इस क्रांतिकारी सफलता के बावजूद, व्यापक डीएनए भंडारण की वास्तविकता अभी भी दूर की कौड़ी है, मुख्यतः गति और क्षमता उपयोग की वर्तमान सीमाओं के कारण।

अवधारणा के प्रमाण के रूप में, शोध दल टेप पर केवल 156.6 किलोबाइट डेटा ही लिख पाया।

इस छोटी मात्रा के डेटा को पढ़ने में 150 मिनट का लंबा समय लगा, जो आधुनिक भंडारण मानकों की तुलना में बेहद धीमा है।

प्रस्तावित सुधारों के साथ पुनर्प्राप्ति समय को घटाकर 47 मिनट करने के बावजूद, गति एक बड़ी चुनौती बनी हुई है जिसे व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने से पहले हल किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, डीएनए कैसेट टेप अभी तक अपनी आश्चर्यजनक सैद्धांतिक क्षमता तक नहीं पहुँच पाया है।

 वर्तमान में, अनुमानित वास्तविक डेटा संग्रहण केवल 74.7 जीबी प्रति किलोमीटर टेप है, जो एलटीओ-10 प्रारूप जैसे वर्तमान चुंबकीय टेप समाधानों से कम है, जो प्रति किलोमीटर 30 टीबी तक असम्पीडित डेटा संग्रहीत करता है।

यद्यपि सैद्धांतिक रूप से अधिकतम 362 पेटाबाइट प्रति किलोमीटर एक आश्चर्यजनक लक्ष्य है, शोधकर्ताओं को वर्तमान व्यावहारिक क्षमता और अपार सैद्धांतिक क्षमता के बीच इस विशाल अंतर को पाटना होगा।

फिर भी, डीएनए कैसेट टेप का विकास, इसकी बारकोडिंग प्रणाली के साथ, डीएनए को एक व्यवहार्य, अति-घनी और स्थायी अभिलेखीय तकनीक बनाने की दिशा में एक मौलिक कदम है।

స్టీమ్ లైబ్రరీ ఆన్ ఎ స్ట్రాండ్: అల్ట్రా-డెన్స్ స్టోరేజ్ కోసం శాస్త్రవేత్తలు DNA క్యాసెట్ టేప్‌కు మార్గదర్శకులు

డేటా నిల్వ కోసం ప్రపంచవ్యాప్త డిమాండ్ విపరీతంగా పెరుగుతున్నందున, మాగ్నెటిక్ టేపులు మరియు సాంప్రదాయ హార్డ్ డ్రైవ్‌లకు మించి దీర్ఘకాలిక పరిష్కారాలు అవసరం కావడంతో, శాస్త్రవేత్తలు అసంభవమైన, కానీ శక్తివంతమైన, మాధ్యమం వైపు మొగ్గు చూపారు: DNA. 

దాని అద్భుతమైన సాంద్రతకు ప్రసిద్ధి చెందింది - గ్రాముకు సుమారు 455 ఎక్సాబైట్‌లు (455 మిలియన్ టెరాబైట్‌లు) నిల్వ చేయగల సామర్థ్యం - DNA చాలా కాలంగా అంతిమ ఆర్కైవల్ పరిష్కారంగా పరిశోధించబడింది. 

చైనాలోని సదరన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (SUSTech) మరియు షాంఘై జియావో టోంగ్ యూనివర్సిటీ (SJTU) పరిశోధకులు ఇప్పుడు ఒక ముఖ్యమైన పురోగతిని సాధించారు, వారు డేటా సెంటర్‌లు మరియు వ్యక్తిగత నిల్వలో విప్లవాత్మక మార్పులు చేయగల DNA క్యాసెట్ టేప్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది 362 పెటాబైట్‌ల (362,000 టెరాబైట్‌లు) డేటాను కలిగి ఉంటుంది.

 1980ల నాటి ఆడియో క్యాసెట్‌లను ఉద్దేశపూర్వకంగా పోలి ఉండే ఈ వినూత్న DNA క్యాసెట్ టేప్, డేటా తిరిగి పొందే వేగం అనే క్లిష్టమైన సమస్యను పరిష్కరించడం ద్వారా DNA నిల్వకు మునుపటి ప్రయత్నాల నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. 

గత వ్యవస్థలు ఒకే ఫైల్‌ను గుర్తించడానికి నిల్వ చేసిన అన్ని డేటాను చదవవలసి వచ్చింది, ఫలితంగా బాధాకరమైన నెమ్మదిగా యాక్సెస్ సమయాలు ఏర్పడ్డాయి. 

SUSTech బృందం మిలియన్ల కొద్దీ మైక్రోస్కోపిక్ బార్‌కోడ్‌లను టేప్‌లో చేర్చడం ద్వారా ఈ అడ్డంకిని చాకచక్యంగా అధిగమించింది. 

ఈ బార్‌కోడ్‌లు ప్రత్యేకమైన "చిరునామాలు"గా పనిచేస్తాయి, నిర్దిష్ట సమాచారాన్ని సులభంగా మరియు వేగంగా తిరిగి పొందేందుకు వీలు కల్పిస్తాయి, ఆడియో క్యాసెట్‌ను ఒక నిర్దిష్ట పాటకు వేగంగా ఫార్వార్డ్ చేయడం లాంటివి.

దాని విప్లవాత్మక ఇండెక్సింగ్ వ్యవస్థతో పాటు, కొత్త DNA నిల్వ మాధ్యమం దీర్ఘకాలిక ఆర్కైవింగ్ కోసం అసాధారణమైన మన్నికను కలిగి ఉంటుంది. 

పర్యావరణ నష్టం నుండి సింథటిక్ DNAను రక్షించడానికి రూపొందించిన ప్రత్యేక స్ఫటికాకార పూతలో టేప్ మూసివేయబడింది. 

ఈ రక్షిత పొర నియంత్రిత, ఉష్ణోగ్రత-నియంత్రిత వాతావరణాలలో టేప్ యొక్క జీవితకాలాన్ని వేల సంవత్సరాల వరకు పొడిగిస్తుందని అంచనా వేయబడింది. 

 ముఖ్యంగా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా ఈ క్యాసెట్ క్షీణించకుండా 300 సంవత్సరాల వరకు జీవించగలదని పరిశోధకులు అంచనా వేస్తున్నారు, ఇది శతాబ్దాలుగా విలువైన డేటాను సంరక్షించడానికి నాటకీయంగా ఉన్నతమైన పరిష్కారంగా మారింది.

భావన మరియు రూపకల్పనలో ఈ తీవ్రమైన పురోగతి ఉన్నప్పటికీ, విస్తృతమైన DNA నిల్వ యొక్క వాస్తవికత ఇప్పటికీ సుదూర భవిష్యత్తు, ప్రధానంగా వేగం మరియు సామర్థ్య వినియోగంలో ప్రస్తుత పరిమితుల కారణంగా. 

భావనకు రుజువుగా, పరిశోధనా బృందం టేప్‌పై 156.6 కిలోబైట్ల డేటాను మాత్రమే వ్రాయగలిగింది. 

ఈ చిన్న మొత్తంలో డేటాను చదివే ప్రక్రియ 150 నిమిషాలు పట్టింది, ఇది ఆధునిక నిల్వ ప్రమాణాలతో పోలిస్తే చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. 

అంచనా వేసిన మెరుగుదలలు తిరిగి పొందే సమయాన్ని 47 నిమిషాలకు తగ్గించినప్పటికీ, వేగం వాణిజ్య సాధ్యత ముందు పరిష్కరించాల్సిన ముఖ్యమైన సవాలుగా మిగిలిపోయింది.

ఇంకా, DNA క్యాసెట్ టేప్ ఇంకా దాని అద్భుతమైన సైద్ధాంతిక సామర్థ్యాన్ని చేరుకోలేదు. 

 ప్రస్తుతం, సాధించిన వాస్తవ డేటా నిల్వ కిలోమీటరు టేప్‌కు 74.7 GB మాత్రమే అని అంచనా వేయబడింది, ఇది LTO-10 ఫార్మాట్ వంటి ప్రస్తుత మాగ్నెటిక్ టేప్ సొల్యూషన్‌ల కంటే తక్కువ, ఇది కిలోమీటరుకు 30 TB వరకు కంప్రెస్ చేయబడకుండా నిల్వ చేస్తుంది. 

కిలోమీటరుకు 362 పెటాబైట్‌ల సైద్ధాంతిక గరిష్టం ఒక అద్భుతమైన లక్ష్యం అయితే, పరిశోధకులు ప్రస్తుత ఆచరణాత్మక సామర్థ్యం మరియు అపారమైన సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం మధ్య ఈ భారీ అంతరాన్ని తగ్గించాలి. 

అయినప్పటికీ, DNA క్యాసెట్ టేప్ అభివృద్ధి, దాని బార్‌కోడింగ్ వ్యవస్థతో, DNAను ఆచరణీయమైన, అల్ట్రా-డెన్స్ మరియు శాశ్వతమైన ఆర్కైవల్ టెక్నాలజీగా మార్చే దిశగా ఒక ప్రాథమిక అడుగును సూచిస్తుంది.