2018.01.26

“이번에는 화학이다” 합성 분자에 데이터 저장…화학적 접근에 주목

Patrick Nelson | Network World
학계는 매일 생산되는 엑사바이트급 데이터를 저장할 최상의 방법을 찾는 데 몰두하고 있다. 이제는 화학이 전통적인 공학적 방법을 대체하고 있다.

수십 억 개의 테라바이트급 데이터를 작은 플라스크 하나에 담긴 액체에 저장할 수 있다고 믿는 과학자들이 있다. 브라운 대학 연구팀은 머지 않아 화학적인 방법으로 대량의 데이터를 분자에 로드해 저장하고 조작한 다음, 이들 분자를 액체로 용해하는 방법을 찾아낼 것이라고 말한다.

만약 이 방법이 성공한다면, 언젠가는 액체 상태의 대규모 합성 분자가 하드디스크를 대체할 수도 있다. 항상 사용하던 전통적인 공학 기반의 스토리지가 화학적인 것으로 대체되는 것이다.



미국 국방부 산하 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 브라운 대학 연구팀에 410만 달러의 상금을 수여해 이 개념을 좀 더 진전시키는 연구를 계속하도록 했다. 브라운 대학 화학 조교수 브렌다 루벤스타인은 보도자료를 통해 “이 프로젝트의 목표는 현재 우리가 사용하는 있는 것보다 수십 배 더 작은 새로운 형태의 스토리지를 만드는 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 현재 분자에 데이터를 저장하는 단계까지는 갔지만, 이를 더 발전시킬 방법을 찾야 한다고 설명했다. 현재는 81픽셀의 흑백 이미지를 25개의 분자에 저장하는 개념 증명 상태이다. 연구팀은 분자에 수백만의 뚜렷이 구별되는 데이터 순열을 인코딩할 수 있다면, 그리고 이 합성 분자를 액체로 저장할 수 있다면, 막대한 양의 데이터를 비교적 적은 양의 액체에 저장할 수 있다고 설명했다.

이를 위해 연구팀이 사용하는 기법은 우기 반응(Ugi reaction)이란 것으로, 여러 요소를 하나의 분자로 만들 때 사용하는 화학적 방법이다. 이 기법은 의약품 개발에 많이 사용된다. 분자에 저장된 데이터는 분광계를 사용해 읽는다.

분자 단위 데이터 스토리지의 이점은 공간 절약 만이 아니다. 연구팀은 전통적인 스토리지와 달리 액체는 3차원이라고 강조했다. 이런 특징은 이미지 인식이나 검색 알고리즘 등의 현대적인 연산에 잘 맞는데, 이들 연산은 원래부터 일반적인 대량 고속 처리처럼 2차원이 아니기 때문이다.

자연 DNA도 작은 공간에 대량의 데이터를 저장하는 방법으로 연구되고 있다. 과학자들은 극소 매체의 장기 보전 가능성을 내세우는데, 시베리아에서 발견된 대퇴골 뼈에서 DNA가 4만 5,000년이나 보전됐다는 점에 착안한 것이다.

DNA 데이터 스토리지 실험에서는 안정성이 문제가 되고 있지만, 이 역시 앞으로 바뀔 수 있다.

일반적으로 과학자들이 몰두하는 부분은 데이터 집적도 향상이다. 앞서 설명한 합성 분자 데이터 스토리지와 DNA 연구는 화학으로의 중심 이동에서 빙산의 일각일지도 모른다.

코딩 방법의 변화 역시 데이터 저장에 필요한 공간을 현격하게 줄일 수 있다. 케이스 웨스턴 리저브 대학 연구팀은 4개의 기호 코드를 사용하는데, 0 또는 1을 사용하는 오늘날의 방법보다 훨씬 효율적이라고 주장한다. 연구팀은 이를 위해 빛으로 조정하는 다이를 사용하고자 한다. 다시 한 번 공학적인 방법이 아니라 화학적 방법을 사용하는 것이다.  editor@itworld.co.kr


2018.01.26

“이번에는 화학이다” 합성 분자에 데이터 저장…화학적 접근에 주목

Patrick Nelson | Network World
학계는 매일 생산되는 엑사바이트급 데이터를 저장할 최상의 방법을 찾는 데 몰두하고 있다. 이제는 화학이 전통적인 공학적 방법을 대체하고 있다.

수십 억 개의 테라바이트급 데이터를 작은 플라스크 하나에 담긴 액체에 저장할 수 있다고 믿는 과학자들이 있다. 브라운 대학 연구팀은 머지 않아 화학적인 방법으로 대량의 데이터를 분자에 로드해 저장하고 조작한 다음, 이들 분자를 액체로 용해하는 방법을 찾아낼 것이라고 말한다.

만약 이 방법이 성공한다면, 언젠가는 액체 상태의 대규모 합성 분자가 하드디스크를 대체할 수도 있다. 항상 사용하던 전통적인 공학 기반의 스토리지가 화학적인 것으로 대체되는 것이다.



미국 국방부 산하 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)는 브라운 대학 연구팀에 410만 달러의 상금을 수여해 이 개념을 좀 더 진전시키는 연구를 계속하도록 했다. 브라운 대학 화학 조교수 브렌다 루벤스타인은 보도자료를 통해 “이 프로젝트의 목표는 현재 우리가 사용하는 있는 것보다 수십 배 더 작은 새로운 형태의 스토리지를 만드는 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 현재 분자에 데이터를 저장하는 단계까지는 갔지만, 이를 더 발전시킬 방법을 찾야 한다고 설명했다. 현재는 81픽셀의 흑백 이미지를 25개의 분자에 저장하는 개념 증명 상태이다. 연구팀은 분자에 수백만의 뚜렷이 구별되는 데이터 순열을 인코딩할 수 있다면, 그리고 이 합성 분자를 액체로 저장할 수 있다면, 막대한 양의 데이터를 비교적 적은 양의 액체에 저장할 수 있다고 설명했다.

이를 위해 연구팀이 사용하는 기법은 우기 반응(Ugi reaction)이란 것으로, 여러 요소를 하나의 분자로 만들 때 사용하는 화학적 방법이다. 이 기법은 의약품 개발에 많이 사용된다. 분자에 저장된 데이터는 분광계를 사용해 읽는다.

분자 단위 데이터 스토리지의 이점은 공간 절약 만이 아니다. 연구팀은 전통적인 스토리지와 달리 액체는 3차원이라고 강조했다. 이런 특징은 이미지 인식이나 검색 알고리즘 등의 현대적인 연산에 잘 맞는데, 이들 연산은 원래부터 일반적인 대량 고속 처리처럼 2차원이 아니기 때문이다.

자연 DNA도 작은 공간에 대량의 데이터를 저장하는 방법으로 연구되고 있다. 과학자들은 극소 매체의 장기 보전 가능성을 내세우는데, 시베리아에서 발견된 대퇴골 뼈에서 DNA가 4만 5,000년이나 보전됐다는 점에 착안한 것이다.

DNA 데이터 스토리지 실험에서는 안정성이 문제가 되고 있지만, 이 역시 앞으로 바뀔 수 있다.

일반적으로 과학자들이 몰두하는 부분은 데이터 집적도 향상이다. 앞서 설명한 합성 분자 데이터 스토리지와 DNA 연구는 화학으로의 중심 이동에서 빙산의 일각일지도 모른다.

코딩 방법의 변화 역시 데이터 저장에 필요한 공간을 현격하게 줄일 수 있다. 케이스 웨스턴 리저브 대학 연구팀은 4개의 기호 코드를 사용하는데, 0 또는 1을 사용하는 오늘날의 방법보다 훨씬 효율적이라고 주장한다. 연구팀은 이를 위해 빛으로 조정하는 다이를 사용하고자 한다. 다시 한 번 공학적인 방법이 아니라 화학적 방법을 사용하는 것이다.  editor@itworld.co.kr


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