Δευτέρα, 29 Μαΐου 2017

Microsoft: Σε 3 χρόνια ο πρώτος λειτουργικός «σκληρός δίσκος» από DNA. Microsoft Has a Plan to Add DNA Data Storage to Its Cloud

O σκληρός δίσκος από DNA, αντί των ψηφιακών δεδομένων «0» και «1» του δυαδικού συστήματος των υπολογιστών χρησιμοποιεί τα βιολογικά δεδομένα, τις τέσσερις βάσεις-νουκλεοτίδια A (αδενίνη), G (γουανίνη), C (κυτοσίνη) και Τ (θυμίνη) του μορίου του DNA. Microsoft Research plans to have a DNA-based data storage system functioning within a data center by 2020, and to eventually replace tape drives with DNA data storage. Credit: TwistBioscience.com

Αν χρησιμοποιούσαμε γενετικό υλικό, αντί για τις υπάρχουσες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων, τότε θεωρητικά ένας χώρος λίγο μεγαλύτερος από γκαράζ θα ήταν αρκετός για να αποθηκευτούν όλες οι πληροφορίες που έχουν καταγραφεί στην ιστορία της ανθρωπότητας. Το πλεονέκτημα αυτό, δηλαδή η δυνατότητα φύλαξης μεγάλου όγκου δεδομένων σε συσκευές που θα έχουν μικρό όγκο, είναι ο βασικός λόγος που οι επιστήμονες του τμήματος Έρευνας της Microsoft προσπαθούν να αναπτύξουν ένα σύστημα το οποίο θα χρησιμοποιεί ως μέσο αποθήκευσης μικρές αλυσίδες DNA.

Μάλιστα, όπως φαίνεται από τις δηλώσεις στο MIT Technology Review του Νταγκ Κάρμαν, ερευνητή από το συγκεκριμένο τμήμα, οι προσπάθειες αυτές δεν θα αργήσουν να καρποφορήσουν. Κι αυτό γιατί το πρώτο ανάλογο λειτουργικό σύστημα αναμένεται να είναι έτοιμο μέχρι το τέλος της δεκαετίας, ώστε να εγκατασταθεί σε ένα κέντρο δεδομένων της Microsoft.

Ο πρώτος «σκληρός δίσκος» από DNA πιθανότατα θα αναλάβει κάποια πιλοτική εφαρμογή, για την επίδειξη της τεχνολογίας. Ωστόσο, απώτερος στόχος της Microsoft είναι με την αποθήκευση πληροφοριών σε γενετικό υλικό να αντικαταστήσεις τις μαγνητικές ταινίες που ακόμη χρησιμοποιούνται στα κέντρα δεδομένων.

Όσο απαρχαιωμένη κι αν ακούγεται η χρήση μαγνητικών ταινιών, ακόμη και σήμερα αποτελεί έναν από τους καλύτερους τρόπους για τη φύλαξη πληροφοριών, καθώς δεν απαιτεί μεγάλους χώρους, έχει μικρό κόστος και εγγυάται πως οι πληροφορίες θα μείνουν άθικτες έως και για 30 χρόνια. Παρ’ όλα αυτά, με δεδομένο πως η παραγωγή δεδομένων έχει πλέον κυριολεκτικά εκτιναχθεί, καθώς μέσα στα δύο μόλις προηγούμενα χρόνια ο όγκος τους έφτασε την ποσότητα που έχει παραχθεί σε όλη την υπόλοιπη ανθρώπινη ιστορία, σύντομα θα χρειασθεί μία εναλλακτική τεχνολογία για να καλύψει τις ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις.

Tech companies think biology may solve a looming data storage problem.

Μπορεί οι ζωντανοί οργανισμοί να χρησιμοποιούν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια το DNA για την κωδικοποίηση και τη μεταβίβαση γενετικών πληροφοριών, ωστόσο ο δρόμος για την ανάπτυξη «σκληρών» δίσκων με DNA άνοιξε μόλις πριν από 5 χρόνια όταν ο γενετιστής Τζορτζ Τσερτς από το πανεπιστήμιο Χάρβαρντ αποθήκευσε ένα βιβλίο σε 55.000 μικρές αλυσίδες γενετικού υλικού.

Από τότε, η τεχνολογία έχει κάνει σημαντικά βήματα, αφού για παράδειγμα πέρυσι η Microsoft κατάφερε να κωδικοποιήσει 100 κλασικά λογοτεχνικά έργα (ανάμεσα στα οποία και το Πόλεμος και Ειρήνη του Λέοντος Τολστόι), δηλαδή περίπου 200 ΜΒ δεδομένων, σε ποσότητα γενετικού υλικού που το μέγεθός της δεν ξεπερνούσε τη μύτη ενός μολυβιού.

Ωστόσο, η διαδικασία παραμένει ακριβή και χρονοβόρα. Έτσι, παρόλο που η Microsoft δεν αποκάλυψε το κόστος της κρυπτογράφησης, το MIT Review εκτιμά πως στοίχισε περίπου 800.000 δολάρια. Ένα ποσό που θα πρέπει να μειωθεί κατακόρυφα, για να μπορέσει η αποθήκευση πληροφοριών σε DNA να αποκτήσει πρακτική εφαρμογή.

Παράλληλα, θα πρέπει να αυξηθεί η ταχύτητα της κρυπτογράφησης, η οποία αυτή τη στιγμή είναι περίπου 400 bytes ανά δευτερόλεπτο. Εξάλλου, και η ίδια η Microsoft παραδεχόταν πέρυσι πως χρειάζεται να βελτιωθεί δραστικά, φθάνοντας τουλάχιστον τα 100 megabytes ανά δευτερόλεπτο.

Το τριετές χρονοδιάγραμμα για τον πρώτο “σκληρό δίσκο”, που έχει θέσει η αμερικανική εταιρεία, δείχνει πως έχει βρει απαντήσεις στα παραπάνω προβλήματα. Ακόμη κι έτσι, πάντως, οι πρώτες εφαρμογές αναμένεται να αφορούν πελάτες με ιδιαίτερες ανάγκες αποθήκευσης, όπως ιατρικών αρχείων ή κρίσιμων πληροφοριών, που για να τις καλύψουν θα είναι διατεθειμένοι να πληρώσουν μεγαλύτερα ποσά απ’ ό,τι με τα συμβατικά μέσα.




Το Solar Probe Plus της NASA θα «αγγίξει» τον Ήλιο για πρώτη φορά. NASA to Make Announcement About First Mission to Touch Sun

Artist’s concept of the Solar Probe Plus spacecraft approaching the sun. Launching in 2018, Solar Probe Plus will provide new data on solar activity and make critical contributions to our ability to forecast major space-weather events that impact life on Earth. Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Η NASA σχεδιάζει την ιστορική αποστολή του διαστημικού σκάφους Solar Probe Plus, το οποίο για πρώτη φορά θα εισέλθει στο εσωτερικό της ατμόσφαιρας του ήλιου. Κανένα άλλο ανθρώπινο κατασκεύασμα δεν έχει φθάσει ποτέ στο σημείο να «αγγίξει» το άστρο μας. Η διαστημοσυσκευή αναμένεται να εκτοξευθεί το καλοκαίρι του 2018 (μεταξύ 31 Ιουλίου-19 Αυγούστου) και, αν όλα πάνε καλά, η αποστολή προβλέπεται να διαρκέσει περίπου επτά χρόνια.

Ανά τακτά χρονικά διαστήματα, ο ήλιος προβαίνει σε μια ισχυρή εκπομπή- έκλαμψη φορτισμένων σωματιδίων που φτάνουν στον πλανήτη μας και συχνά προκαλούν προβλήματα σε δίκτυα ηλεκτροδότησης, αεροπλάνα και δορυφορικά συστήματα.

Όταν νέφη τέτοιων σωματιδίων έρχονται με ταχύτητα από τον ήλιο, μπορούν να «λούζουν» διαστημόπλοια, αστροναύτες και επιφάνειες πλανητών με επιβλαβή ακτινοβολία.

Η κατανόηση των λόγων για τους οποίους ο ήλιος περιστασιακά εκπέμπει αυτά τα σωματίδια μπορέι να βοηθήσει τους επιστήμονες να προβαίνουν σε προγνώσεις του διαστημικού καιρού, επιτρέποντας λήψη μέτρων όταν αναμένεται κάτι τέτοιο.

Το εργαστήριο Draper και το Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) ασχολούνται με το συγκεκριμένο ζήτημα και ελπίζουν να βρουν απαντήσεις αναπτύσσοντας εξελιγμένους αισθητήρες για μια νέα αποστολή της NASA.

To 2018 πρόκειται να εκτοξευτεί το διαστημόπλοιο Solar Probe Plus της NASA, που σχεδιάζεται και κατασκευάζεται από το Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Το σκάφος θα πραγματοποιήσει 24 περάσματα από τον ήλιο μέσα διάστημα επτά ετών, θέτοντας νέα ρεκόρ για τεχνητό αντικείμενο, καθώς θα φτάσει 37,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα πιο κοντά στον ήλιο από οποιοδήποτε άλλο διαστημόπλοιο στο παρελθόν, και θα εκτεθεί σε θερμοκρασίες που θα ξεπερνούν τους 1.370 βαθμούς Κελσίου.

NASA will make an announcement about the agency’s first mission to fly directly into our sun’s atmosphere during an event at 11 a.m. EDT Wednesday, May 31, from the University of Chicago’s William Eckhardt Research Center Auditorium. The event will air live on NASA Television and the agency’s website. The mission, Solar Probe Plus, is scheduled to launch in the summer of 2018. Placed in orbit within four million miles of the sun’s surface, and facing heat and radiation unlike any spacecraft in history, the spacecraft will explore the sun’s outer atmosphere and make critical observations that will answer decades-old questions about the physics of how stars work. The resulting data will improve forecasts of major space weather events that impact life on Earth, as well as satellites and astronauts in space. This illustrations depicts the Solar Probe Plus spacecraft leaving Earth, after separating from its launch vehicle and booster rocket, bound for the inner solar system and an unprecedented study of the Sun. Credits: JHU/APL

Το Solar Probe Plus θα τεθεί σε «καυτή» τροχιά σε απόσταση σχεδόν έξι εκατομμυρίων χιλιομέτρων από την επιφάνεια του Ήλιου. Για να το πετύχει αυτό, θα χρειασθεί προηγουμένως να κάνει επτά βοηθητικά περάσματα κοντά από την Αφροδίτη στη διάρκεια έξι ετών, προκειμένου σταδιακά να συρρικνώσει την τροχιά του γύρω από τον Ήλιο.

Τελικά, κινούμενο με 720.000 χιλιόμετρα την ώρα, το Solar Probe Plus θα πλησιάσει περίπου επτά φορές πιο κοντά στον Ήλιο από ό,τι ο τωρινός κάτοχος του ρεκόρ, το σκάφος Helios. Θα αντιμετωπίσει θερμοκρασίες γύρω στους 1.400 βαθμούς Κελσίου και ακτινοβολίες που κανένα άλλο σκάφος δεν έχει ποτέ συναντήσει.

Το σκάφος θα μελετήσει την εξώτερη ατμόσφαιρα του Ήλιου (γνωστή επίσης ως ηλιακό στέμμα ή κορώνα) και τον ηλιακό «άνεμο» των υψηλής ενέργειας σωματιδίων, κάνοντας ζωτικές παρατηρήσεις που αναμένεται να δώσουν «από πρώτο χέρι» απαντήσεις σε ερωτήματα δεκαετιών σχετικά με τη λειτουργία των άστρων.

Μεταξύ άλλων, τα στοιχεία αυτά θα βελτιώσουν τις προβλέψεις για τις απότομες και δυνητικά επικίνδυνες μεταβολές του διαστημικού καιρού, οι οποίες μπορεί να έχουν επιπτώσεις στους δορυφόρους, στους αστροναύτες και στα ηλεκτρικά δίκτυα της Γης. Χωρίς έγκαιρη προειδοποίηση, οι επιστήμονες έχουν κρούσει τον κώδωνα του κινδύνου ότι η ανθρωπότητα μπορεί κάποια στιγμή να βρεθεί προ δυσάρεστης εκπλήξεως.

Συνολικά, το σκάφος αναμένεται να συμπληρώσει 24 περιφορές γύρω από το μητρικό άστρο του ηλιακού μας συστήματος, που η κάθε μία θα διαρκέσει 88 μέρες.

Ο Ήλιος είναι μια καυτή σφαίρα λαμπερών αερίων υδρογόνου και ήλιου, που χαρίζει ενέργεια και ζωή στη Γη. Αν και μοναδικός για μας, δισεκατομμύρια παρόμοια άστρα υπάρχουν διάσπαρτα στο γαλαξία μας. Η μέση διάμετρος του Ήλιου είναι περίπου 109 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης και η περιστροφή του διαρκεί περίπου 27 μέρες στον ισημερινό του. Η θερμοκρασία στην επιφάνειά του εκτιμάται σε 5.540 βαθμούς Κελσίου, ενώ στον πυρήνα του σε 15 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.