研究者らが超高密度データストレージのためのDNAベースの手法を公開
ワシントン大学の科学者らが、合成DNAにデジタルデータをエンコードする新しい手法を開発し、長期情報ストレージを潜在的に革新する可能性がある。この手法は、1グラムのDNAに最大1ペタバイトのデータを保存できる。この画期的な進歩は、持続可能なデータアーカイブソリューションへの需要の高まりに対応する。
2025年10月2日、ワシントン大学のルイス・セゼ教授率いるチームは、データストレージ技術の重要な進歩を発表した。Nature Biotechnology誌に掲載されたこの研究は、合成DNAストランドを使用してデジタルファイルを書き込み読み取りするプロセスを示し、現在の電子ストレージメディアをはるかに超える密度を達成している。
この手法は、バイナリデータをDNA塩基—アデニン（A）、シトシン（C）、グアニン（G）、チミン（T）—のシーケンスに変換し、これを物理的なDNA分子に合成するものである。データを取得するには、酵素とシーケンシングマシンがストランドをデコードして使用可能なファイルに戻す。研究によると、このアプローチにより、1グラムのDNAあたり215ペタバイトのストレージが可能で、修正アルゴリズム適用後、誤差率は1,000塩基あたり1未満となる。
「DNAは驚くほど安定しておりコンパクトで、アーカイブ用途に理想的です」とセゼ教授は大学プレスリリースで述べた。「ハードドライブのように時間とともに劣化し、データセンターで膨大なエネルギーを消費するのとは異なり、DNAは冷たく乾燥した条件下で電源なしで数千年持続可能だ。」
背景の文脈から、データストレージの需要が爆発的に増加しており、IDCの推定によると、2025年までに世界のデータ作成量が181ゼタバイトに達すると見込まれている。磁気テープや光学ディスクなどの伝統的なソリューションは、スケーラビリティと耐久性に苦戦している。2012年にハーバード大学の研究者が本をDNAにエンコードした初期のDNAストレージ実験は、高コストと低速に直面した。ワシントンチームの革新は、合成コストをメガバイトあたり約2,000ドルに、読み取りを100ドルに削減したが、日常使用にはまだ競争力がない。
プロセスは、DNAの固有の合成エラーを処理するためのエラー訂正コードから始まり、複数のDNAストランドをプールして並列アクセスを行う。テストでは、画像やテキストを含む20MBのファイルを保存・取得し、100%の忠実度を達成した。示唆される応用には、文化遺産の保存、科学的データセット、さらには重量と耐久性が重要な宇宙探査データが含まれる。
有望である一方で、生産のスケーリングや既存インフラとの統合などの課題が残る。研究者らはコストを下げるための自動化にさらに取り組む予定だ。この開発は、デジタル時代のストレージ危機に対するバイオインスパイアードな解決策としてのDNAの可能性を強調し、生物-計算ハイブリッドの未来への一端を示している。