친애하는 사악한 엔지니어님: 내 DNA에 군사 비밀을 몰래 넣을 수 있을까요?

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힐러리 램

게시일: 2023년 7월 13일 목요일

이번 달에 사악한 엔지니어는 눈에 띄지 않는 형태의 데이터 저장소를 찾는 스파이에게 조언합니다.

친애하는 사악한 엔지니어 여러분,

저는 [삭제됨]을 대신하여 활동하는 이중간첩입니다. 적대국의 국방 기술 시설에서 15년 동안 근무한 후 마침내 나는 대량의 민감한 데이터를 압수할 수 있을 만큼 충분한 자신감을 갖게 되었으며, 이를 32GB 썸드라이브에 복사하여 내 고국인 [편집됨]으로 돌려 보냈습니다. 그러나 나는 내 활동에 대한 방첩 경보가 발령되었다는 소식을 들었고 이 데이터를 국경 너머로 가져오는 가장 좋은 방법이 무엇인지 잘 모르겠습니다. 확실히 내 모든 전자 장치가 수색될 것입니다.

데이터는 DNA를 포함한 다른 형태로 저장될 수 있다고 들었습니다. 이러한 방어 비밀을 내 DNA에 저장하여 들키지 않고 국경을 넘어갈 수 있을까요?

당신 것,

스파이

친애하는 악당,

공개 편지에 감사드립니다. 귀하의 활동에 대해 당국에 알리는 것은 제가 할 일이 아닙니다. 저는 단지 도움이 필요한 사람들을 돕는 사악한 엔지니어일 뿐입니다. 따라서 귀하의 질문에 바로 대답해 보도록 하겠습니다. 실제로 DNA를 사용하면 자신의 몸에는 없지만 국경 너머로 32GB의 데이터를 운반할 수 있습니다.

DNA 데이터 저장은 DNA의 탁월한 자연 데이터 저장 기능을 활용하는 것을 목표로 하는 흥미로운 신흥 기술입니다. 여기에는 이진 데이터(0과 1)를 뉴클레오티드 염기 서열(A, C, G, T)로 인코딩한 다음 해당 서열로 DNA를 합성하는 작업이 포함됩니다. 이는 필요할 때까지 저장된 후 DNA 서열을 분석한 다음 컴퓨터에서 읽을 수 있는 바이너리로 다시 디코딩합니다.

DNA 데이터 저장은 수십 년 동안 실험되어 왔습니다(특히 1988년에 예술가 조 데이비스(Joe Davis)는 여성 생식기의 간단한 시각적 표현이 포함된 작은 합성 DNA 조각을 살아있는 대장균 세포에 삽입했습니다. 각 유기체에는 많은 복사본이 포함되어 있었습니다. 이미지를 재생하기 위해 순서를 지정하고 디코딩할 수 있습니다. 이는 2010년대에 한 쌍의 획기적인 논문으로 시작되었습니다.

하버드 학자들은 50,000 단어로 된 책과 기타 매체를 DNA로 인코딩하여 비트를 염기와 일대일로 매핑하는 방법을 설명했습니다. 유럽 ​​생물정보학 연구소(European Bioinformatics Institute)의 과학자들이 발표한 다른 연구에서는 혁신적인 오류 수정 체계 덕분에 DNA에서 최소 99.99%의 정확도로 데이터를 저장, 검색 및 재현할 수 있음을 보여주었습니다. 이 논문은 상당한 양의 데이터를 DNA에 저장하고 다시 읽는 것이 실제로 가능하다는 것을 보여주었습니다.

이후 영문 위키피디아의 텍스트 전체와 넷플릭스의 '바이오해커스' 에피소드 한 편을 포함해 점점 더 큰 항목들이 DNA에 저장됐다. 다른 발전에는 화학적 공정을 통해 DNA에 직접 데이터 처리 작업을 수행하고, 프로세스를 자동화하고, 재구성을 돕기 위해 '동기화' 뉴클레오티드를 삽입하는 등의 오류로부터 데이터를 보호하는 것이 포함됩니다.

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이 데이터 저장 모드는 믿을 수 없을 만큼 공간 효율적이기 때문에 매력적입니다. 이론적으로는 모래알 크기로 1엑사바이트를 저장할 수 있습니다. DNA는 또한 적절한 조건에서 수천 년, 심지어 수백만 년이라는 매우 오랜 기간 동안 정보를 유지하는 데에도 능숙합니다(2021년에 연구자들은 120만 년 된 매머드의 DNA 서열을 성공적으로 분석했습니다). 현재 높은 비용과 느린 읽기 및 쓰기 시간으로 인해 실제 사용이 제한되어 있지만 이러한 측면에서 진전이 이루어지고 있으며 멀지 않은 미래에 DNA 기반 및 하이브리드 스토리지가 사용될 것으로 기대하는 것이 현실적입니다. 자주 액세스할 필요가 없는 데이터의 경우.

이것이 바로 기술의 유망한 상태입니다. 물론 당신은 자신의 몸에 정보를 저장할 수 있는 가능성에 관심이 있습니다. 좋은 소식은 살아있는 유기체에 데이터를 저장할 수 있다는 것입니다. 2021년 컬럼비아 대학교 연구자들은 CRISPR를 사용하여 대장균의 활성 유전자에 정보를 저장하는 방법을 설명하는 논문을 발표했습니다. 그들은 'Hello world!'를 철자하기 위해 DNA에 72비트를 인코딩했습니다. 일반 토양 미생물과 혼합한 후에도 그들은 여전히 ​​DNA 서열을 분석하고 메시지를 추출할 수 있었습니다.