«DNA der Dinge» 16.12.2019, 10:02 Uhr

Alltagsgegenstände als Datenspeicher

Ein Forscherteam mit ETH-​Beteiligung kann mit einer neuen Methode beinahe beliebige Objekte zu Datenspeichern machen. Es ist damit möglich, umfangreiche Daten etwa in Hemdknöpfen, Wasserflaschen oder Brillengläsern zu speichern und sie Jahre später wieder auszulesen.
Ein 3D-​Drucker druckt einen Kunststoffhasen. Im Kunststoff sind DNA-​Moleküle enthalten, in denen die Druckanleitung kodiert ist.
(Quelle: Julian Koch/ETHZ )
Lebewesen tragen ihre eigene Bau-​ und Betriebsanleitung in Form von DNA in sich. Nicht so unbelebte Objekte: Wer mit einem 3D-​Drucker einen Gegenstand herstellt, braucht zwar auch eine Bauanleitung. Jahre später dasselbe Objekt noch einmal zu drucken, ist aber nur möglich, wenn man die originalen digitalen Informationen immer noch besitzt. Im Objekt selbst ist die Druckanleitung in der Regel nicht gespeichert.
Forschende der ETH Zürich haben nun gemeinsam mit einem israelischen Kollegen eine Möglichkeit entwickelt, mit der sich in beinahe beliebigen Objekten umfangreiche Informationen speichern lassen. «Es lässt sich damit eine 3D-​Druck-Anleitung in ein Objekt integrieren, sodass diese selbst nach Jahrzehnten oder Jahrhunderten noch direkt aus dem Objekt herausgelesen werden kann», erklärt Robert Grass, Professor am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften. Gespeichert ist die Information wie bei Lebewesen: in DNA-​Molekülen.

«DNA der Dinge»

Möglich ist dies dank mehrerer Entwicklungen der vergangenen Jahre. Zum einen der Ansatz von Grass, Produkte mit einem in winzigen Glaskügelchen eingegossenen DNA-​«Strichcode» zu kennzeichnen. Diese Nanokügelchen kann man unter anderem als Tracer bei geologischen Untersuchungen verwenden oder man kann damit hochwertige Nahrungsmittel kennzeichnen, um sie von Fälschungen zu unterscheiden. Der Strichcode ist dabei verhältnismässig kurz: 100 Bit (100 Stellen «0» oder «1»). Diese Technologie wird mittlerweile vom ETH-​Spin-off Haelixa kommerzialisiert.

Andererseits ist es in den vergangenen Jahren gelungen, sehr grosse Datenmengen in DNA zu speichern. Grass’ Kollege Yaniv Erlich, ein israelischer Computerwissenschaftler, mit dem er jetzt zusammenarbeitete, entwickelte eine Methode, mit der es theoretisch möglich ist, 215'000 Terabytes an Daten in einem einzigen Gramm DNA zu speichern. Und Grass selbst speicherte vor einem Jahr ein ganzes Musikalbum in DNA, was 15 Megabytes an Daten entsprach (siehe Artikel).
Grass und Erlich vereinten nun diese Ansätze zu einer neuen Datenspeicherform, wie sie im Fachmagazin Nature Biotechnology berichten. Sie nennen die Speicherform «DNA der Dinge» – in Anlehnung an das «Internet der Dinge», bei dem Objekte über das Internet mit Informationen verbunden werden.


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