{"id":182708,"date":"2019-08-27T11:30:55","date_gmt":"2019-08-27T09:30:55","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=182708"},"modified":"2019-08-27T11:30:55","modified_gmt":"2019-08-27T09:30:55","slug":"top-10-der-aufstrebenden-technologien-9-dna-datenspeicherung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/top-10-der-aufstrebenden-technologien-9-dna-datenspeicherung\/","title":{"rendered":"Top 10 der aufstrebenden Technologien (9): DNA-Datenspeicherung"},"content":{"rendered":"

Das Weltwirtschaftsforum (WEF<\/a>) bat eine Gruppe internationaler Technologieexperten, die diesj\u00e4hrigen Top 10 der aufstrebenden Technologien<\/a> zu ermitteln. Nachdem die Gruppe bei weiteren Experten auf der ganzen Welt Nominierungen eingeholt hatte, bewertete sie Dutzende von Vorschl\u00e4gen gem\u00e4\u00df einer Reihe von Kriterien. Haben die vorgeschlagenen Technologien das Potenzial, den Gesellschaften und Volkswirtschaften einen gro\u00dfen Nutzen zu bringen? K\u00f6nnten sie die etablierten Vorgehensweisen \u00e4ndern? Werden sie in den n\u00e4chsten Jahren voraussichtlich erhebliche Fortschritte machen? \u201eTechnologien, die heute entstehen, werden die Welt morgen bald und weit in die Zukunft gestalten – mit Auswirkungen auf die Wirtschaft und die Gesellschaft insgesamt”, sagte Mariette DiChristina, Chefredakteurin von Scientific American<\/a> und Vorsitzende des Emerging Technologies Steering Committee. Auf der Suche nach den Urspr\u00fcngen der Innovation wird IO die Top-10 der aufkommenden Technologien des WEF in einer 10-teiligen Serie pr\u00e4sentieren. Heute Teil 9: DNA-Datenspeicherung<\/strong>
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Nach der Ver\u00f6ffentlichung von Teil 10 finden Sie die gesamte Serie hier.<\/a><\/p>\n

Im Jahr 2018 f\u00fchrte Google pro Minute 3,88 Millionen Suchanfragen durch, die Menschen sahen sich 4,33 Millionen Videos auf YouTube an, schickten 159.362.760 E-Mails, twitterten 473.000 Mal und ver\u00f6ffentlichten 49.000 Fotos auf Instagram, so das Softwareunternehmen Domo. Bis 2020 werden weltweit sch\u00e4tzungsweise 1,7 Megabyte Daten pro Sekunde und Person entstehen, was bei einer Weltbev\u00f6lkerung von 7,8 Milliarden Menschen etwa 418 Zettabyte in einem Jahr (Informationswert der Festplatte von 418 Milliarden Terabyte) entspricht. Die magnetischen oder optischen Datenspeichersysteme, die derzeit dieses Volumen von 0s und 1s halten, k\u00f6nnen in der Regel nicht l\u00e4nger als ein Jahrhundert halten, falls \u00fcberhaupt so lange. Dar\u00fcber hinaus verbraucht der Betrieb von Rechenzentren viel Energie. Kurz gesagt, wir stehen kurz vor einem ernsthaften Problem der Datenspeicherung, das mit der Zeit immer gravierender wird.<\/p>\n

Immense Datenmengen<\/h3>\n

Bei einer Alternative zu Festplatten werden Fortschritte erzielt: DNA-basierte Datenspeicherung<\/a>. Die DNA – die aus langen Ketten der Nukleotide A, T, C und G besteht – ist das Informationsspeichermaterial des Lebens. In der Reihenfolge dieser Buchstaben k\u00f6nnen Daten gespeichert werden, was die DNA zu einer neuen Form der Informationstechnologie macht. Es wird bereits routinem\u00e4\u00dfig sequenziert (gelesen), synthetisiert (geschrieben) und probemlos pr\u00e4zise kopiert. Die DNA ist auch unglaublich stabil, wie die vollst\u00e4ndige Genomsequenzierung eines fossilen Pferdes zeigt, das vor mehr als 500.000 Jahren lebte. Und die Speicherung erfordert nicht viel Energie.<\/p>\n

Aber es ist die Speicherkapazit\u00e4t, die gl\u00e4nzt. Die DNA kann riesige Datenmengen mit einer Dichte genau speichern, die weit \u00fcber der von elektronischen Ger\u00e4ten liegt. Laut Berechnungen von George Church von der Harvard University und seinen Kollegen, die 2016 in Nature Materials ver\u00f6ffentlicht wurden, hat das einfache Bakterium Escherichia coli (E.coli) zum Beispiel eine Speicherdichte von etwa 1019 Bit pro Kubikzentimeter. Bei dieser Dichte k\u00f6nnte der gesamte aktuelle Speicherbedarf der Welt f\u00fcr ein Jahr durch einen DNA-W\u00fcrfel von etwa einem Meter Seitenl\u00e4nge locker abgedeckt werden.<\/p>\n

Die Aussicht auf eine DNA-Datenspeicherung ist nicht nur theoretisch. Im Jahr 2017 nutze die Kirchengruppe in Harvard beispielsweise die CRISPR DNA<\/a>-Editing-Technologie, um Bilder einer menschlichen Hand im Genom von E.coli aufzuzeichnen, die mit einer Genauigkeit von mehr als 90% ausgelesen wurden. Und Forscher der University of Washington und Microsoft Research haben ein vollautomatisches System zum Schreiben, Speichern und Lesen von in DNA kodierten Daten entwickelt. Eine Reihe von Unternehmen, darunter Microsoft und Twist Bioscience, arbeiten an der Weiterentwicklung der DNA-Speicher-Technologie.<\/p>\n

Molekulare Identifizierung – \u201eTags”<\/h3>\n
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James Dahlman, \u00a9 GeorgiaTech<\/figcaption><\/figure>\n

Mittlerweile wird die DNA bereits von Forschern genutzt, die damit k\u00e4mpfen, enorme Datenmengen sinnvoll zu verwalten. Die j\u00fcngsten Fortschritte bei den Sequenzierungstechniken der n\u00e4chsten Generation erm\u00f6glichen es, dass Milliarden von DNA-Sequenzen einfach und gleichzeitig gelesen werden k\u00f6nnen. Dadurch k\u00f6nnen Forscher Barcodes – die Verwendung von DNA-Sequenzen als molekulare Identifikations-\u201eTags” – einsetzen, um die experimentellen Ergebnisse im Auge zu behalten. Die DNA-Barcodierung wird nun eingesetzt, um das Forschungstempo in Bereichen wie Chemie, Materialwissenschaften und Nanotechnologie deutlich zu beschleunigen. Am Georgia Institute of Technology<\/a> identifiziert das Labor von James E. Dahlman<\/a> zum Beispiel schnell sicherere Gentherapien<\/a>, andere finden heraus, wie man Arzneimittelresistenzen bek\u00e4mpfen und Krebsmetastasen verhindern kann.<\/p>\n

Herausforderungen bei der Alltagsgestaltung der DNA-Datenspeicherung sind unter anderem die Kosten und die Geschwindigkeit des Lesens und Schreibens von DNA, die noch weiter sinken m\u00fcssen, wenn das Verfahren mit der elektronischen Speicherung konkurrieren soll. Auch wenn die DNA nicht zu einem universellen Speichermaterial wird, wird sie mit ziemlicher Sicherheit dazu dienen, Informationen in v\u00f6llig neuen Dimensionen zu generieren und bestimmte Datentypen langfristig zu erhalten.<\/p>\n

(Der gr\u00f6\u00dfte Teil dieses Artikels stammt aus dem Bericht Top 10 Emerging Technologies<\/a> 2019).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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