HDDや磁気テープの限界を超える？ 「DNAストレージ」3つの“すごい性能”：克服すべき4つの課題も（1/2 ページ）

ユーザー企業が取り扱うデータの爆発的な増加に伴い、DNAを記録媒体に用いる「DNAストレージ」への関心が高まっている。従来のストレージと比較してどのようなメリットがあるのか。実用化に向け、克服すべき課題は何なのか。

[Damon Garn，TechTarget]

　従来のストレージ技術は、データの指数関数的な増加、コストの上昇、数十年にわたるデータ保存の必要性といった課題に直面している。こうした課題を克服するため、DNA（デオキシリボ核酸）を記録媒体に用いる「DNAストレージ」への関心が高まっており、理論段階から実用化に向けた検証段階に移行しつつある。

　DNAを構成する基本単位は、アデニン (A)、チミン（T）、グアニン（G）、シトシン（C）という4種類の塩基だ。DNAデータストレージは、データをこれらの塩基配列に変換して保存する。生体は利用せず、 化学的に合成した塩基配列を用いる。従来のストレージと比べて、データの読み書きの手順が複雑かつ低速であるため、データを長期保存する用途に適している。従来のストレージを補完するものと考えるのが妥当だ。

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「DNAストレージ」3つの“すごい性能”

　DNAストレージには、長期保存や費用対効果の観点で以下のメリットがある。

• 高いストレージ密度
  • 膨大なデータを極めて小さな物理スペースに収めることができ、スケーラビリティ（拡張性）に優れる。
• 長寿命と耐久性
  • 理論上、劣化することなく数千年間データを保持できる。定期的な更新（マイグレーション）が不要になり、コストと手間を削減できる。
• 省エネルギー
  • データの維持に電力を必要としない。このため環境負荷の低減や持続可能性（サステナビリティ）の取り組みに貢献しながら、データを長期保存できる。

　技術が進化するにつれて、既存のストレージ技術と比較した安定性など、さらなるメリットが生まれる可能性もある。こうした潜在的なメリットは、DNAストレージの研究にさらなる投資を促す。

DNAストレージが克服すべき4つの課題

　DNAストレージは進化し続けている技術だが、克服すべき課題も残っている。

• 高コスト
  • DNAストレージにデータを書き込むには塩基を化学的に合成する必要があり、データを読み出すには塩基配列を明らかにする（シーケンシング）技術が必要だが、いずれも多額の費用がかかる。
• 精度の低さ
  • 精度に関する技術的なハードルが残っている。データの整合性を確保するため、エラーを訂正する高度な技術が不可欠だ。
• 低パフォーマンス
  • データの読み書きに数時間から数日を要する場合がある。そのため日常的な運用には向かず、データの長期保存に用途が限定される。
• 統合の難しさ：
  • 既存のITインフラやワークフローにDNAストレージをどのように組み込むかは課題だ。

　しかし他の新技術と同様、イノベーターたちはDNAストレージの課題に挑み、ビジネスに応用できるように取り組んでいる。

DNAストレージの主な用途

　現在、DNAストレージは実験や研究が主な用途で、商用利用はまれだ。科学研究のデータ、歴史的・文化的なアーカイブ、政府の記録など長期保存が必要な分野で試験的に導入されている。

　さまざまな企業や団体が研究に資金を投じ、プロトタイプを構築し、標準モデル（リファレンスアーキテクチャ）を公開している。業界団体DNA Data Storage Alliance (DDSA) は、DNAストレージの技術開発、標準化、商用化を推進しているほか、以下の企業がDDSAを通じて研究開発に取り組んでいる。

• Microsoft
  • データを合成DNAに変換する技術を開発している。
• Twist Bioscience
  • 合成DNAを製造している。
• Illumina
  • シーケンシング技術を提供している。
• Western Digital
  • 従来のストレージとDNAストレージの統合を模索している。

　DNAデータストレージは、長期的に進化を続ける技術と捉えるのが適切だ。データを長期保存するニーズがあるユーザー企業は、DNAストレージが実証実験の段階に入ったといえることを示す兆候を注意深く見守る必要がある。

　DNAストレージが商用化される兆候としては以下が挙げられる。

• DNAの合成およびシーケンシングにかかるコストの低下
• 業界標準および規制の整備
• ベンダーによる製品の提供
• 政府機関やハイパースケーラーでの試験導入

　DNAストレージはまだ黎明期にあるが、データ保存の在り方を根本から変える可能性を秘めている。先見の明があるテクノロジーリーダーにとって動向を注視したいトピックだ。