DNA Data Storage Alliance、DNAベースのストレージに関する初の標準規格を発表

masapoco
投稿日
2024年3月16日 6:38
dna image

DNA Data Storage Allianceは、DNAベースのデータ・ストレージに関するベンダー情報とCODECのストレージを標準化することを目的とした最初の仕様を発表した。この仕様は、相互運用可能なストレージ・エコシステムの開発と商業化に不可欠な、DNAデータ・アーカイブ内の必須情報をエンコードする方法の概要を示している。

DNAストレージ技術はまだ一般にはほとんど認知されておらず、開発初期の物であり、今回の新しい仕様は、業界全体に受け入れられる最初の標準となる。

記憶媒体としてのDNAの重要な問題は、それが写真やビデオのような人間が作成したデータではなく、遺伝子データの保存に向けられていることだ。DNA Data Storage Allianceによれば、「DNAには、固定された物理的構造、内蔵コントローラ、メディアの異なる領域をリニアに扱う方法がない」。この問題を回避するためには、ストレージ目的でDNAを “起動”させる新しい方法が必要だと同団体は言う。

DNAデータ・ストレージは、オリゴヌクレオチド(オリゴ)と呼ばれるデオキシリボ核酸(DNA)の短い文字列を、特定の物理的順序スキームなしに混ぜ合わせて使用する。DNAストレージは、テープ、HDD、SSDのような従来のメディアとは大きく異なり、固定された構造を持ち、構造化されたメディアからデータを読み書きできるコントローラを備えている。DNAには物理的な構造がないため、データ検索を開始するには独自のアプローチが必要となり、標準化に関する特殊性が生じる。

これに対処するため、DNA Data Storage Allianceの一部であるSNIA DNA Archive Rosetta Stone (DARS)ワーキンググループは、DNAアーカイブの開始プロセスを容易にする2つの仕様、「Sector Zero」と「Sector One」を開発した。

Sector Zeroは出発点として機能し、アーカイブの読者がDNAを合成した責任主体(例:Dell、Microsoft、Twist Bioscience)とSector Oneのエンコードに使用したコーデック(例:Super Codec、Hyper Codec、Jimbob’s Codec)を特定するのに必要な最小限の詳細を提供する。Sector Zeroは70塩基からなり、最初の35塩基でベンダーを、後の35塩基でコーデックを識別する。Sector Zeroの情報は、Sector Oneに格納されたデータへのアクセスとデコードを可能にする。SZに格納されるデータ量は少なく、1つのオリゴヌクレオチドに収まる。

Sector Oneではこれをさらに発展させ、コンテンツの説明、ファイルテーブル、シーケンサーへのデータ転送に必要なパラメータを含めている。この仕様により、アーカイブの本体がアクセス可能で読みやすくなり、データ検索への道が開かれる。Sector Oneはちょうど150塩基を含み、複数のオリゴヌクレオチドにまたがる。

「DNA Data Storage Allianceの重要な目標は、相互運用可能なDNAデータストレージエコシステムを成長させるための仕様と標準を設定し、公表することです。アライアンスの最初の仕様が発表されたことで、私たちはその目標を達成するための重要な一歩を踏み出しました。Sector ZeroとSector Oneが公開されたことで、この分野で活動する企業が採用し、実装することができるようになりました」と、同団体は声明で述べている。

DNA Data Storage Allianceは、Catalog Technologies、Quantum、Twist Bioscience、Western Digitalが主導している。また、Microsoftを含む多数の業界大手がDNA Data Storage Allianceを支持している。

DNAストレージ技術は研究が盛んに行われているが、DNA Data Storage Allianceが約束するのは標準化であり、これは実際のDNAストレージ技術そのものと同じくらい重要かもしれない。理論的には、DNAデータの読み書きのための標準フォーマットがあれば、業界が断片化してDNAストレージの普及の障害になることを防ぐことができる。

DNAはその分子サイズのおかげで、データ・ストレージにとって潜在的に魅力的な媒体であると考えられている。さらに、4つの塩基分子(アデニン、チミン、グアニン、シトシン)からできていることから、DNAはバイナリーベースのストレージよりも効率的にデータを保存できる可能性がある。


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