Datorer

Geniala lagringsmedier – Hur kristaller kan rädda mänskligheten

mm
Publicerad
Uppdaterad
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Information: Securities.io kan få ersättning när du använder länkar till produkter vi granskar. Det påverkar inte våra redaktionella bedömningar. Vi är inte registrerad investeringsrådgivare; detta är inte investeringsråd. Läs vår affiliateinformation.

Datalagringens utveckling

Att bevara information har varit avgörande för civilisationer. Skriftliga källor markerar övergången från förhistorisk till historisk tid. Från kilskrift på lertavlor och papyrusrullar till böcker och tryckpressar har nya sätt att dokumentera förändrat samhället.

I dag lagrar och bearbetar vi mer data än någonsin. Digitala medier kan dock skadas och behöver underhållas. Ett exempel är nedbrytning av optiska skivor, ibland kallad skivröta, där bland annat det reflekterande skiktet i en CD kan försämras. Livslängden varierar, även för skivor i museiarkiv. DVD och Blu-ray kan också påverkas av åldrande, tillverkningskvalitet och lagringsförhållanden.

Magnetiska lagringsmedier och elektronik kan skadas av starka elektromagnetiska störningar. Det innebär däremot inte att en solstorm säkert skulle radera världens alla data. Geografiskt åtskilda säkerhetskopior och olika lagringsmetoder minskar sårbarheten.

Digital information kräver både hållbara medier och möjligheten att läsa filformaten. Utan underhåll kan data bli otillgängliga, men regelbunden migrering och säkerhetskopiering kan bevara dem länge.

Forskare undersöker också medier med mycket lång livslängd. Ett exempel är så kallade minneskristaller, ett namn som påminner om science fiction.

Källa: RPF

Kristallernas hållbarhet

Vissa mineral och glas kan vara kemiskt och termiskt stabila under lång tid. Tekniken som beskrivs här använder smält kiseldioxidglas, inte en kristall med regelbundet atomgitter.

I smält kiseldioxid är atomstrukturen amorf. Materialets hållbarhet beror på dess bindningar och kemiska egenskaper, inte på att alla atomer ligger i ett kristallgitter.

Källa: Britannica

Kiseldioxidglas kan tåla höga temperaturer och är inte ett organiskt material som mikroorganismer enkelt bryter ned. Den färdiga lagringens beständighet måste ändå bedömas för de aktuella förhållandena.

Detta är bakgrunden till arbetet som leds av professor Peter Kazansky vid University of Southampton . År 2024 rapporterade universitetet att forskarna hade lagrat en fullständig mänsklig genomsekvens i ett sådant minne.

Tekniken kan på sikt bidra till långtidsarkiv. De mycket långa livslängder som anges är uppskattningar baserade på materialegenskaper och tester, inte observationer som pågått i miljarder år.

Forskarna graverade också in en visuell nyckel som visar vad informationen innehåller. Den beskriver grundämnen som väte, syre, kol och kväve, DNA:s fyra baser och deras molekylstrukturer samt hur DNA, gener, kromosomer och celler hänger samman. Syftet är att hjälpa en framtida upphittare att tolka innehållet.

5D-minnen

Ultrakorta laserpulser skapar nanostrukturer inuti kiseldioxidglaset. Universitetet beskriver strukturer med detaljer ned till 20 nanometer.

Källa: ZME Science

Till skillnad från enbart märkning på en yta utnyttjar metoden flera djupnivåer i materialet. Även annan modern lagring kan vara tredimensionell, så skillnaden gäller den specifika kodningsmetoden.

Beteckningen 5D syftar på tre rumsliga koordinater och två optiska egenskaper, inte på fem rumsliga dimensioner.

Dubbelbrytning

En del av informationen kodas genom dubbelbrytning: ljus beter sig olika beroende på polarisation och riktning i den laserbearbetade strukturen. Orientering och optisk retardation kan ge fler kodningslägen än en enkel av/på-markering.

Hur tätt data kan skrivas beror bland annat på fokuseringsoptik, våglängd och hur små strukturer som kan skapas och avläsas.

Leverantören beskriver möjligheten att lagra åtta bitar per datapunkt och hundratals terabyte på en skiva. Åtta bitar kräver 256 skilda kodlägen; åtta kodlägen räcker bara till tre bitar. Kapaciteten är en teknisk potential, inte nödvändigtvis kapaciteten i varje demonstrerat prov.

5D Memory Crystal

Extrem hållbarhet

Smält kiseldioxidglas ger god kemisk och termisk beständighet. Universitetet anger tålighet mot temperaturer upp till 1 000 °C, hög belastning och långvarig kosmisk strålning.

Sådana resultat och livslängdsmodeller är lovande för arkivering, men garanterar inte att varje färdig lagringsenhet kan utsättas för alla tänkbara påfrestningar utan skada.

Tillämpningar

Permanenta arkiv

Tekniken är i första hand intressant för långtidsarkivering. Skrivning, avläsning och eventuell omskrivning kräver särskild utrustning och kan inte jämställas med att använda ett vanligt datorminne.

Även om själva materialet bevaras måste framtida användare kunna hitta och avkoda informationen. Avläsningsutrustning och dokumentation av formatet är därför viktiga.

Möjliga tillämpningar är arkiv där oförändrad information ska bevaras under mycket lång tid:

  • Historiska och arkeologiska register.
  • Litteratur, musik och konst i allmänhet.
  • Vetenskaplig kunskap, från vetenskapens historia till databanker med känd matematik, kemi, fysik, biologi osv.
  • Finansiella historiska uppgifter. Ett beständigt medium ersätter dock inte en blockkedjas funktion för validering och konsensus.
  • Programvara och teknisk dokumentation som kan stödja återställning av IT-system.

Arkiv som skydd mot katastrofer

Minnet med den mänskliga genomsekvensen placerades enligt universitetet i Memory Of Mankind i Hallstatt i Österrike, ett arkiv i en saltgruva.

Saltets långsamma rörelse kan på sikt försluta utrymmen i gruvan. Arkivets utformning ska skydda innehållet, samtidigt som framtida upptäckt och tolkning är en del av projektets idé.

Memory of Mankind bevarar bland annat personliga berättelser, samtida dokumentation och information om teknik och samhälle. Projektet använder hållbara keramiska plattor för text och bilder, med målet att informationen ska kunna läsas mycket långt in i framtiden. Verktyg för att tolka språk och innehåll är också en del av arkivplaneringen.

Projektet beskriver keramisk mikrofilm på 20 × 20 cm med kapacitet för upp till fem miljoner tecken, ungefär fem böcker på 400 sidor. Volymjämförelser med tryckta böcker beror på texttäthet och format.

Utdöda arters genetiska data

Viss information går inte att återskapa om den försvinner. Det gäller både mänskliga dokument och kunskap om naturen.

Genomsekvenser från hotade eller utdöda arter kan därför vara värdefulla att bevara. En sekvens ensam räcker dock inte för att återskapa en komplex organism.

Framsteg som syntesen av ett bakteriegenom av Craig Venters forskarlag 2010 visar vad syntetisk biologi kan åstadkomma. Genomet sattes då in i en befintlig cell. Även bioteknik för bevarande av hotade arterutvecklas, men innebär inte att djur eller människor redan kan skapas enbart från lagrade DNA-data.

Djup rymdutforskning

Kazansky och hans grupp inspirerades av Pioneersondernas plaketter , som NASA skickade ut på farkoster på väg bort från solsystemets inre delar.

Källa: Space.com

Långlivade optiska minnen har också föreslagits för rymdfärder. Ett uppmärksammat exempel var ett minne med Isaac Asimovs Stiftelsetrilogi ombord på den Tesla Roadster som skickades ut i rymden 2018 (TSLA ). Det var inte ett bevis för att information redan hade förts till en annan stjärna.

Idéer om att skicka genomdata och maskiner för att skapa nya människor vid andra stjärnor är mycket spekulativa. De kräver biologiska och tekniska förmågor som inte har demonstrerats.

Investera i datalagring

Utvecklingen av 5D-lagring har även kopplats till det privata företaget 5D Memory Crystal / SPhotonics, med bakgrund i forskningen vid University of Southampton. Även andra företag undersöker hållbarare datalagring.

Den som vill undersöka börsnoterade lagringsföretag kan hitta guider på securities.iotill aktiemäklare i USA, Kanada, Australien, Storbritannien  och andra länder.

För bredare exponering mot teknik finns också ETF:er som ProShares Nanotechnology ETF (TINY), Global X Cloud Computing ETF (CLOU) eller Defiance Quantum ETF (QTUM). Deras innehav och inriktningar skiljer sig åt, och de ger inte nödvändigtvis direkt exponering mot 5D-lagring. Diversifiering undanröjer inte investeringsrisken.

Företag för datalagring

1. Twist Bioscience

TWST Prisdiagram

Twist Bioscience är specialiserat på DNA-syntes och använder miniatyrisering med metoder från halvledarindustrinför att öka kapaciteten och minska materialåtgången.

Företaget har också arbetat med DNA-baserad datalagring , där digital information kodas i DNA-sekvenser. Även denna teknik kräver särskilda metoder för skrivning, bevarande och avläsning.

Twist beskriver en plattform med kraftigt minskade reaktionsvolymer och högre genomströmning, med upp till 9 600 gener per kiselchip vid full skala. Detta är företagets beskrivning av syntesplattformen, inte en garanti för varje enskild tillämpning.

I januari 2023 började Twist leverera produkter från sin andra tillverkningsanläggning. Företaget räknade med att anläggningen skulle fördubbla produktionskapaciteten.

Syntesförmågan kan vara relevant för flera tillämpningar inom forskning och läkemedelsutveckling. Den gör dock inte automatiskt Twist till en ledande tillverkare av antikoagulerande läkemedel.

Förutom datalagring kan nukleinsyror användas i andra forskningsområden, exempelvis aptamerer med möjliga effekter på blodets koagulation.

2. Pure Storage

DNA och optiska glasminnen kan bli komplement för särskilda arkivbehov. Den dagliga datalagringen använder fortfarande i stor utsträckning etablerade elektroniska och magnetiska lösningar.

Pure Storage erbjuder flashbaserad lagring och lagring som tjänst. I rapporten för andra kvartalet av räkenskapsåret 2025, publicerad i augusti 2024, redovisades över 13 000 kunder och 11% omsättningstillväxt jämfört med året före. Företaget har uppgett kunder som Meta, Comcast (CMCSA ), Domino’s Pizza (DPZ ) och NASA.

Källa: Pure Storage

Pure Storage har också presenterat AI-relaterade kundprojekt, bland annat hos SiriusXM (SIRI ) och AutoNation (AN ). Resultaten beror på varje projekts utformning.

FlashArray och FlashBlade använder flashminne för lagring. Prestanda, driftsäkerhet och energianvändning måste jämföras för motsvarande arbetsbelastning och systemkonfiguration.

Företagets jämförelser anger lägre energi- och utrymmesbehov och högre tillförlitlighet än vissa hårddiskbaserade system. Sådana marknadsföringsuppgifter gäller de jämförda systemen, inte alla installationer.

Källa: Pure Storage

Datacenter står för en märkbar del av världens elanvändning. Effektivare lagring kan minska en del av behovet, men en minskning inom lagringen är inte samma sak som en lika stor minskning för hela datacentret.

Pure Storage har utvecklats från främst hårdvaruförsäljning till att även erbjuda abonnemang och lagring som tjänst. Det gör inte företaget till en allmän molnleverantör för alla typer av datortjänster.

AI-utvecklingen kan öka efterfrågan på lagring, samtidigt som energianvändningen behöver hanteras. Ett exempel på den bredare diskussionen om datacenters elbehov är Microsofts avtal från 2024 om el från en planerad återstart av Three Mile Island 1 (MSFT ). Avtalet innebar inte att återstarten redan hade genomförts.

mm

Jonathan är en tidigare biokemistforskare som arbetade med genetisk analys och kliniska prövningar. Han är nu en aktieanalytiker och finansskribent med fokus på innovation, marknadscykler och geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.