{"id":24000,"date":"2023-02-14T13:56:25","date_gmt":"2023-02-14T12:56:25","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/?p=24000"},"modified":"2023-06-26T23:24:31","modified_gmt":"2023-06-26T21:24:31","slug":"gigantische-datenmengen-auf-der-dna","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2023\/02\/14\/gigantische-datenmengen-auf-der-dna\/","title":{"rendered":"Gigantische Datenmengen auf der DNA"},"content":{"rendered":"\n
<\/span>\"\"
\n

<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Ein Artikel von Michelle Albrandt, Leah Fischer und  Rebecca Westh\u00e4u\u00dfer.<\/em><\/p>\n\n\n\n

<\/h2>\n\n\n\n

Durch die Digitalisierung werden immer mehr Daten erzeugt. Dabei erreicht die Datenbasis durch Vernetzung von Mensch zu Mensch, sowie auch von Mensch zu Maschine, eine neue Dimension (Morgen et al., 2023, 6). Prognosen f\u00fcr das Jahr 2025 zeigen, dass in Zukunft ein erhebliches Datenwachstum zu erwarten ist, wobei insgesamt 181 Zettabyte an Daten erzeugt oder repliziert werden sollen (Tenzer, 2022). Aber nicht nur in Zukunft muss mit Herausforderungen gerechnet werden. Dies zeigt ein Vorfall des Erdbeobachtungsprogramms \u201cSentinel\u201d.Das Earth Observation Center (EOC) verwaltet und archiviert die Daten der Satelliten und hat im Januar 2019 die maximale Speicherkapazit\u00e4t \u00fcberschritten, wobei erstmals der Wert von 10 Petabyte \u00fcberschritten wurde, was 10 Millionen Gigabyte entspricht(Earth Observation Center – 10 000 000 Gigabyte Sentinel Am EOC<\/em>, 2019).<\/p>\n\n\n\n

Mit der Zunahme der hohen Datenmengen steigt demnach auch die Nachfrage nach Datenspeicherl\u00f6sungen mit gro\u00dfer Kapazit\u00e4t. Herk\u00f6mmliche Speichermedien m\u00fcssen aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer regelm\u00e4\u00dfig ausgetauscht werden (Welzel et al., 2023, 1). Beispielsweise betr\u00e4gt die Lebensdauer f\u00fcr Festplatten 10 Jahre und f\u00fcr Magnetb\u00e4nder 30 Jahre. Zus\u00e4tzlich haben solche Medien eine begrenzte maximale Informationsdichte von etwa 10\u00b3 GB pro mm\u00b3, wie beispielsweise bei Festplattenlaufwerken (Konitzer, 2021, 4). Durch H\u00e4ufigkeit der Schreib- oder Lesezugriffe kann sich die Lebenszeit sogar verk\u00fcrzen. Lesezugriffe sind zur \u00dcberpr\u00fcfung der Datenintegrit\u00e4t jedoch notwendig (Potthoff et al., 2014, 14).<\/p>\n\n\n\n

Ein langfristiges Speichermedium muss aber nicht neu entwickelt werden. Das beste Beispiel f\u00fcr Datenspeicherung, die nahezu ewig anh\u00e4lt, ist eines der allerersten Speichermedien \u00fcberhaupt, die DNA. DNA kann sehr lange bestehen. So war es m\u00f6glich, 2015 das Genom eines Wollmammut zu sequenzieren. Dies gelang den Forschern, obwohl der gefundene Knochen 4000 Jahre alt war (Konitzer, 2021, 4). Informationen nicht nur zu extrahieren, sondern auch in der DNA zu speichern, hatten Forscher bereits in den 60er Jahren vor. 50 Jahre sp\u00e4ter ist es in zwei unterschiedlichen Gruppen gelungen, Daten in Gr\u00f6\u00dfe von einem Megabyte in der DNA zu speichern. Nach erfolgreichen Errungenschaften, wie ein robustes DNA-Datenspeicherung System durch Fehlerkorrektur und dem Nachweis einer hohen Informationsdichte (2 Bit  pro Nukleotid), wurde im Jahr 2018 eine Speicherkapazit\u00e4t von ca. 200 Megabyte erreicht, wodurch das Potenzial dieser Vision immer realistischer wurde (Shamorony & Heckel, 2022, 4).<\/p>\n\n\n\n

Datenspeicherung auf der DNA<\/h2>\n\n\n\n

Um zu verstehen, wie Informationen auf der DNA gespeichert, konserviert und wieder ausgelesen werden k\u00f6nnen, muss zun\u00e4chst die Struktur der DNA angesehen werden. Die Desoxyribonukleins\u00e4ure, kurz DNA, besteht aus Basen, Desoxyribose (Zucker) und einer Phosphatgruppe und ist Tr\u00e4ger der genetischen Information des Menschen. Es gibt vier verschiedene Basen: Adenine, Guanine, Cytosine und Thymine. Eine Base bildet zusammen mit einem Phosphat und einer Desoxyribose ein Nukleotid. Mehrere Nukleotide aneinandergereiht bilden einen DNA-Strang. Die bekannte Doppelstr\u00e4ngige Helixform der DNA wird durch die Verbindung der komplement\u00e4ren Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin gebildet. Die Abfolge der Basen stellt die codierte Information dar. Dies erm\u00f6glicht die Speicherung von Daten auf der DNA, indem diese in den genetischen Code \u00fcbersetzt werden (De Silva & Ganegoda, 2016, 2-3). Infolgedessen muss DNA geschrieben und wieder ausgelesen werden. Dieser Vorgang wird als Synthese und Sequenzierung bezeichnet (Hughes & Ellington, 2017, 1).<\/p>\n\n\n\n

Kodierung<\/h3>\n\n\n\n

Es gibt bereits viele verschiedene Methoden zur Kodierung der Daten. Im Allgemeinen funktionieren sie jedoch alle nach dem gleichen Schema. Zun\u00e4chst wird der Bin\u00e4rcode der Dateien in quatern\u00e4re Zahlen aufgeteilt. Das bedeutet, dass jeweils vier aufeinanderfolgende Nullen und Einsen des Bin\u00e4rcodes zusammengefasst werden. Jede Base entspricht einer quatern\u00e4ren Zahl, wodurch der bin\u00e4re Code in den genetischen Code \u00fcbersetzt werden kann. Dieser Schritt wird als Source Coding bezeichnet. Zur Kodierung von Textdateien k\u00f6nnen zum Beispiel folgende Methoden verwendet werden: arithmetische Kodierung, W\u00f6rterbuch-Kodierung oder Huffman-Kodierung. Von den genannten Beispielen ist die Huffman-Kodierung sehr popul\u00e4r in der Anwendung. Hier werden h\u00e4ufig vorkommende Symbole mit einer kurzen Codierung und selten vorkommende Symbole mit einer l\u00e4ngeren Codierung versehen. Dadurch wird die durchschnittliche L\u00e4nge des Codes f\u00fcr den zu speichernden Text reduziert. Auf diese Weise wird gleichzeitig die zu speichernde Datenmenge komprimiert, was einen weiteren Vorteil darstellt. Dar\u00fcber hinaus sind alle Sonderzeichen in der Kodierung enthalten (Dong et al., 2020, 1096-1098). <\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Informationsfluss in der DNA-basierten Informationsspeicherung  (In Anlehnung an (Dong et al., 2020, 1096)) <\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Kanalcodierung wird verwendet, um die Informationen vor Verzerrungen w\u00e4hrend der \u00dcbertragung zu sch\u00fctzen. Solche Verzerrungen k\u00f6nnen beispielsweise bei der Synthese oder der Sequenzierung auftreten. Um die Informationen vollst\u00e4ndig wiederherstellen zu k\u00f6nnen, wird Redundanz erzeugt. Die Redundanz kann entweder physisch oder logisch sein. Physikalische Redundanz entsteht durch die Anfertigung von Kopien desselben DNA-Strangs, so dass es mehrere Kopien mit der gleichen Information gibt. Bei der logischen Redundanz hingegen werden sogenannte Pr\u00fcfzeichen hinzugef\u00fcgt, um Fehler erkennen und korrigieren zu k\u00f6nnen. Mit der Basenfolge, in der die Informationen enthalten sind, kann nun eine synthetische DNA erstellt werden, die demzufolge ebenfalls die zuvor kodierte Information enth\u00e4lt (Dong et al., 2020, 1096-1098).<\/p>\n\n\n\n

Lagerung\/Speicherung<\/h3>\n\n\n\n

Da DNA zum Beispiel durch UV-Strahlung, Wasser oder Enzyme zersetzt wird, muss sie gesch\u00fctzt werden, damit die auf ihr gespeicherten Daten nicht verloren gehen. W\u00e4hrend die Halbwertszeit der DNA in Fossilien und unter perfekten Bedingungen mehrere 100 oder gar 1000 Jahre betr\u00e4gt, verschlechtert sich dieser Wert drastisch, wenn die DNA Feuchtigkeit ausgesetzt wird (DNA DATA STORAGE ALLIANCE, 2021, 27). Synthetisierte DNA kann in vivo oder in vitro gelagert werden (Dong et al., 2020, 1096).  Der Begriff “in vivo” kommt aus dem Lateinischen und bedeutet “an einem lebenden Objekt”, w\u00e4hrend “in vitro” “im Gef\u00e4\u00df” bedeutet. Daraus folgt, dass bei der in vivo DNA-Speicherung die DNA in einem lebenden Organismus enthalten ist. Bei der in vitro DNA-Speicherung wird die DNA au\u00dferhalb eines Organismus gespeichert (Elder, 1999 & von Reininghaus, 1999). <\/p>\n\n\n\n

Als eine der besten Varianten f\u00fcr die Speicherung von DNA gelten Sporen (Cox, 2001, 247). Sporen sind einzellige Fortpflanzungsorgane und -einheiten in Pflanzen und Pilzen (Sporen – Lexikon der Biologie, n.d.).  Sie werden als eine sehr gute M\u00f6glichkeit angesehen, da sie auch unter sehr lebensfeindlichen Bedingungen \u00fcberleben k\u00f6nnen und daher auch nach mehreren Millionen Jahren noch abrufbar w\u00e4ren. Au\u00dferdem vermehren sich die Sporen selbst weiter und erzeugen so automatisch Kopien der gespeicherten Daten. F\u00fcr zus\u00e4tzlichen Schutz k\u00f6nnen die Sporen in Bernstein eingeschlossen werden (Cox, 2001, 247).<\/p>\n\n\n\n

Zu den m\u00f6glichen in vitro Methoden f\u00fcr die l\u00e4ngerfristige Lagerung von DNA geh\u00f6ren der molekulare und der makroskopische Schutz. Bei der so genannten chemischen Verkapselung wird der molekulare Ansatz verwendet. Dabei werden die einzelnen DNA-Molek\u00fcle in ein Matrixmaterial eingebettet, das die Diffusion von Wasser und Sauerstoff zu den einzelnen DNA-Molek\u00fclen verhindern soll. In den meisten F\u00e4llen bestehen die Matrizen aus anorganischen Materialien wie Glas. Beim makroskopischen Ansatz wird die DNA getrocknet und in Gegenwart eines reaktionstr\u00e4gen Gases, beispielsweise in einer Metallkapsel, gelagert. Dieses Verfahren wird auch als physikalische Verkapselung bezeichnet. Solange die Unversehrtheit des Beh\u00e4lters gew\u00e4hrleistet werden kann, lassen sich chemische Reaktionen der DNA-Molek\u00fcle vermeiden (DNA DATA STORAGE ALLIANCE, 2021, 28).<\/p>\n\n\n\n

Vor- und Nachteile<\/h3>\n\n\n\n

Die Datenspeicherung in der DNA hat viele Vorteile, die die DNA zur Zukunft der Datenspeicherung machen. Der gr\u00f6\u00dfte Vorteil ist die parallele Berechnung. Mit der DNA k\u00f6nnen viele Operationen gleichzeitig ausgef\u00fchrt werden, was bedeutet, dass die Leistungsrate sehr hoch ist. Hinzu kommt die effiziente Nutzung von Speicher und dem verf\u00fcgbaren Platz. Beispielsweise passen rund 10 Billionen DNA-Molek\u00fcle auf einen Kubikzentimeter, was theoretisch einem Computer mit 10 Terabyte Speicherplatz entspricht (El-Seoud & Ghoniemy, 2017). Ein weiterer positiver Aspekt sind die geringen Energiekosten f\u00fcr die korrekte Lagerung im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Speichermedien. Sie kann Jahrtausende lang \u00fcberleben und ist zudem wesentlich umweltfreundlicher, da sie biologisch abbaubar ist und f\u00fcr die Erzeugung keine Schwermetalle oder seltene Elemente verwendet werden (Zhirnov et al., 2016).<\/p>\n\n\n\n

Neben den genannten Vorteilen gibt es auch Nachteile, die die Nutzung der DNA mit sich bringt. Zum einen ist die Arbeit mit massiven Datens\u00e4tzen ein Nachteil, da hierbei die  Fehlerwahrscheinlichkeit exponentiell ansteigt. Zudem stellt die Analyse der Ergebnisse Schwierigkeiten dar, da es sich um Milliarden von Molek\u00fclen handelt, die miteinander interagieren (Akram et al., 2018). Der Durchsatz beim Lesen und Schreiben von Daten ist ein weiterer Nachteil sowie die Kosten f\u00fcr die Speicherung, welche derzeit zwischen 800$ und 5000$ liegen (Meiser et al., 2022). Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die anfallenden Kosten f\u00fcr die Labore und die biologischen Experimente, die durchgef\u00fchrt werden m\u00fcssen, um die Speicherung der DNA \u00fcberhaupt zu erm\u00f6glichen. Der gr\u00f6\u00dfte Vorteil ist zugleich auch ein Nachteil, da die parallelen Berechnungen extrem viel Zeit in Anspruch nehmen (El-Seoud & Ghoniemy, 2017).<\/p>\n\n\n\n

Anwendungen<\/h2>\n\n\n\n

Es gibt zahlreiche M\u00f6glichkeiten, wie die DNA in Zukunft f\u00fcr Daten eingesetzt werden kann. Die Forschungen hierf\u00fcr gehen in verschiedenste Richtungen, aber der relevanteste Aspekt ist die Speicherung von Daten. Erste Studien haben Daten mit einer Gr\u00f6\u00dfe von 200 Megabyte auf der DNA gespeichert. Weitere Forschungen haben beispielsweise 2000 Bilder als Kunstwerk oder ein Musikalbum auf der DNA kodiert. Anf\u00e4ngliche Berechnungen der Forschungen zeigen, dass alle Informationen, die in einem Jahr global erzeugt werden, auf ca. 4g von DNA gespeichert werden k\u00f6nnten, was den Vorteil der optimalen Nutzung von Speicher und Platz der DNA verdeutlicht (Boyle & Bergamin, 2020 & 2018). <\/p>\n\n\n\n

Eine Einsatzm\u00f6glichkeit von DNA als Informationstr\u00e4ger ist das Barcoding bzw. das sogenannte Product Tagging. Bisher sind Barcodes auf Produkten oder auch QR-Codes bekannt, allerdings k\u00f6nnen diese Codes beispielsweise nicht f\u00fcr Tabletten oder Textilien verwendet werden. Hierf\u00fcr bietet die DNA die L\u00f6sung der molekularen Barcodes. Das ist eine feste Menge an DNA, die den Bausteinen von Substanzen hinzugef\u00fcgt wird. Diese m\u00fcssen \u00fcber den ganzen Lebenszyklus des Produktes intakt bleiben und ungiftig sein. Anhand der molekularen Barcodes kann Information zu einem Objekt hinzugef\u00fcgt werden, ohne dass es f\u00fcr das menschliche Auge sichtbar ist (Meiser et al., 2022).<\/p>\n\n\n\n

Die Erweiterung des Barcoding und der Datenspeicherung ist die DNA of Things (DoT), was sich von \u201cInternet of Things\u201d ableitet. DoT ist eine Mischung der beiden Ans\u00e4tze und kann beispielsweise f\u00fcr das Labeling von medizinischen Produkten genutzt werden oder auch f\u00fcr Materialien, die eine Produktkontrolle ben\u00f6tigen. F\u00fcr die Kontrolle wird die Tatsache genutzt, dass die Information nicht sichtbar ist (Koch et al., 2020).<\/p>\n\n\n\n

Weitere Einsatzm\u00f6glichkeiten der DNA sind beispielsweise ein Random Number Generator oder die Kryptografie, wobei versucht wird, eine Nachricht in der DNA zu verschl\u00fcsseln. Hier wird momentan an einem Ansatz geforscht, wo menschliche DNA mit der Nachrichten-DNA gemischt wird, um die Nachricht zu verschleiern. Jedoch hat auch dieser Ansatz sehr lange Lesezeiten, was momentan noch ein generelles Problem bei der Nutzung von DNA ist (Meiser et al., 2022).<\/p>\n\n\n\n

Aktuelle Entwicklungen und Ausblick<\/h2>\n\n\n\n

Wissenschaftler, wie auch Unternehmen, sind sehr daran interessiert, diese Technologie zu perfektionieren und an den Markt zu bringen. Seit 2020 gibt es die DNA Data Storage Alliance (DDSA), welche sich dieser Disziplin stellt. Gr\u00fcnder sind Unternehmen wie Illumina, Microsoft, Twist Bioscience und Western Digital. Ziel des B\u00fcndnisses ist es, auf Basis von DNA als Speichermedium ein interoperables Speichersystem zu schaffen und dieses auch zu f\u00f6rdern. Dazu geh\u00f6ren Spezifikationen und Standards in Bezug auf Kodierung, physische Schnittstellen, Aufbewahrung und Dateisysteme, die im Rahmen der Forschung entstehen sollen (DNA DATA STORAGE ALLIANCE, 2021, 5).<\/p>\n\n\n\n

Im Oktober 2022 ver\u00f6ffentlichte die DDSA konkrete Anwendungsf\u00e4lle f\u00fcr Fahrerassistenzsysteme (ADAS). Potential sieht die Allianz daher, weil Fahrerassistenzsysteme durch Sensorik Unmengen an Daten produzieren. Hohe Raten sorgen daf\u00fcr, dass autonome Fahrzeuge bei Spitzenauslastung etwa 15.000 Gigabyte in einem Zeitraum von acht Stunden erzeugen. Bei steigenden Autoverk\u00e4ufen wird vermutet, dass im Jahr 2025 mindestens 400 Millionen vernetzte Personenkraftwagen unterwegs sein werden. Daraus entsteht ein monatlicher Datenverkehr von zehn Exabyte. In Zukunft wird die Geschwindigkeit der Datenerzeugung ebenso durch steigende Automatisierung und zus\u00e4tzliche Sensorik beschleunigt. Gr\u00fcnde, die laut DDSA, f\u00fcr die Nutzung von DNA-Speichersystemen sprechen, ist der Bedarf an hochparallel Berechnungen zum Beispiel f\u00fcr eine Suche oder Musterabgleich, trotz langsamer Leselatenz. Andere Archivierungsanforderungen f\u00fcr ADAS wie eine hohe Kapazit\u00e4t, belastbare und unver\u00e4nderbare Speicherung mit niedrigem Total Cost of Ownership sprechen ebenfalls daf\u00fcr (DNA DATA STORAGE ALLIANCE, 2022, 6-13).<\/p>\n\n\n\n

Es ist sicher, dass die Speicherung von Daten auf der DNA ein gro\u00dfes Potenzial aufweist. Jedoch m\u00fcssen f\u00fcr den allt\u00e4glichen Gebrauch noch einige Hindernisse \u00fcberwunden werden. Vor allem die Kosten f\u00fcr die DNA Synthese und Sequenzierung sind gro\u00dfe Faktoren, welche die aktuelle Nutzung verz\u00f6gern. Prognosen zufolge sollen die Kosten f\u00fcr die Datenspeicherung in der DNA schon im Jahr 2030 auf 1 Dollar pro Terabyte sinken. Daher wird weiter an Methoden zur Verbesserung dieser Technologien geforscht (DNA DATA STORAGE ALLIANCE, 2021, 32). <\/p>\n\n\n\n

Es bleibt abzuwarten, ob das Potenzial ausgesch\u00f6pft wird. <\/p>\n\n\n\n

Quellen<\/h2>\n\n\n\n

Akram, F., Haq, I. U., Ali, H., & Laghat, A. T. (2018). Trends to store digital data in DNA: an overview. Molecular biology reports<\/em> (Vol. 45).<\/p>\n\n\n\n

Bergamin, F. (2018, April 20). Entire music album to be stored on DNA<\/em>. ETH Z\u00fcrich. Retrieved February 13, 2023, from https:\/\/ethz.ch\/en\/news-and-events\/eth-news\/news\/2018\/04\/entire-music-album-to-be-stored-on-DNA.html<\/p>\n\n\n\n

Boyle, A. (2020, February 24). Artist pays tribute to DNA pioneer Rosalind Franklin with DNA-laced paint and DNA-coded images<\/em>. GeekWire. Retrieved February 13, 2023, from https:\/\/www.geekwire.com\/2020\/artist-dna-pioneer-rosalind-franklin\/<\/p>\n\n\n\n

Cox, J. P.L. (2001, July). Long-term data storage in DNA. TRENDS in Biotechnology<\/em>, 19<\/em>(7).<\/p>\n\n\n\n

De Silva, P. Y., & Ganegoda, G. U. (2016). New Trends of Digital Data Storage in DNA. BioMed research international<\/em>. https:\/\/doi.org\/10.1155\/2016\/8072463<\/p>\n\n\n\n

DNA-Aeon provides flexible arithmetic coding for constraint adherence and error correction in DNA storage. (2023, February 06). Nature Communications<\/em>, (2023) 14:628<\/em>. https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41467-023-36297-3<\/p>\n\n\n\n

DNA DATA STORAGE ALLIANCE. (2021). Preserving our digital legancy: An introduction to DNA data storage<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

DNA DATA STORAGE ALLIANCE. (2022, October). Archival Storage Usage Analysis, Requirements, and Use Cases: Part 1 \u2013 Advanced Driver Assistance Systems<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Dong, Y., Sun, F., Ping, Z., Ouyang, Q., & Qian, L. (2020). DNA storage: research landscape and future prospects. National Science Review<\/em>, 7<\/em>(6). https:\/\/doi.org\/10.1093\/nsr\/nwaa007<\/p>\n\n\n\n

Earth Observation Center – 10 000 000 Gigabyte Sentinel am EOC<\/em>. (2019, February 12). DLR. Retrieved February 10, 2023, from https:\/\/www.dlr.de\/eoc\/desktopdefault.aspx\/tabid-13247\/23165_read-54030\/<\/p>\n\n\n\n

Elder, K. (1999). in vitro – Lexikon der Biologie<\/em>. Spektrum der Wissenschaft. Retrieved February 11, 2023, from https:\/\/www.spektrum.de\/lexikon\/biologie\/in-vitro\/34443<\/p>\n\n\n\n

El-Seoud, S., & Ghoniemy, S. (2017). DNA Computing: Challenges and Application. International Journal of Interactive Mobile Technologies (iJIM)<\/em>. 10.3991\/ijim.v11i2.6564<\/p>\n\n\n\n

Hughes, R. A., & Ellington, A. D. (2017). Synthetic DNA Synthesis and Assembly: Putting the Synthetic in Synthetic Biology. Cold Spring Harbor perspectives in biology<\/em>, 9<\/em>(1). http:\/\/dx.doi.org\/10.1101\/cshperspect.a023812<\/p>\n\n\n\n

Koch, J., Gantenbein, S., Masania, K., Stark, W. J., Erlich, Y., & Grass, R. N. (2020). A DNA-of-things storage architecture to create materials with embedded memory. Nature biotechnology<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Konitzer, F. (2021, Janary). Daten speichern mit DNA. zfv 1\/2021<\/em>. 10.12902\/zfv-0338-2020<\/p>\n\n\n\n

Meiser, L., Nguyen, B., Chen, Y., Nivala, J., Strauss, K., Ceze, L., & Grass, R. (2022). Synthetic DNA applications in information technology.<\/em> https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41467-021-27846-9<\/p>\n\n\n\n

Nguyen, M., Morgen, J., Kleinaltenkamp, M., & Gabriel, L. (Eds.). (2023). Marketing und Innovation in disruptiven Zeiten<\/em>. Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH.<\/p>\n\n\n\n

Potthoff, J., Wezel, J. V., Razum, M., & Walk, M. (2014, January). Anforderungen eines nachhaltigen, disziplin\u00fcbergreifenden Forschungsdaten-Repositoriums<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Shamorony, I., & Heckel, R. (2022). Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage. In Foundations and Trends in Communications and Information Theory: Vol. 19<\/em> (19th ed.). 10.1561\/0100000117<\/p>\n\n\n\n

Sporen – Lexikon der Biologie<\/em>. (n.d.). Spektrum der Wissenschaft. Retrieved February 11, 2023, from https:\/\/www.spektrum.de\/lexikon\/biologie\/sporen\/62944<\/p>\n\n\n\n

Tenzer, F. (2022, 05 09). Prognose zum weltweit generierten Datenvolumen 2025<\/em>. statista. https:\/\/de.statista.com\/statistik\/daten\/studie\/267974\/umfrage\/prognose-zum-weltweit-generierten-datenvolumen\/<\/p>\n\n\n\n

von Reininghaus, A. (1999). in vivo – Lexikon der Biologie<\/em>. Spektrum der Wissenschaft. Retrieved February 11, 2023, from https:\/\/www.spektrum.de\/lexikon\/biologie\/in-vivo\/34453<\/p>\n\n\n\n

Zhirnov, V., Zadegan, R. M., Sandhu, G. S., Church, G. M., & Hughes, W. L. (2016). Nucleic acid memory.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ein Artikel von Michelle Albrandt, Leah Fischer und  Rebecca Westh\u00e4u\u00dfer. Durch die Digitalisierung werden immer mehr Daten erzeugt. Dabei erreicht die Datenbasis durch Vernetzung von Mensch zu Mensch, sowie auch von Mensch zu Maschine, eine neue Dimension (Morgen et al., 2023, 6). Prognosen f\u00fcr das Jahr 2025 zeigen, dass in Zukunft ein erhebliches Datenwachstum zu […]<\/p>\n","protected":false},"author":1114,"featured_media":24016,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[1,656,650,223],"tags":[626,625,221],"ppma_author":[890],"class_list":["post-24000","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-allgemein","category-databases","category-scalable-systems","category-ultra-large-scale-systems","tag-data-storage","tag-dna","tag-ultra-large-scale-systems"],"aioseo_notices":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/warren-umoh-qycBqByWIY-unsplash-scaled.jpg","jetpack-related-posts":[{"id":23979,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2023\/02\/14\/ansatze-fur-nachhaltige-softwareentwicklung-in-large-scale-systems\/","url_meta":{"origin":24000,"position":0},"title":"Ans\u00e4tze f\u00fcr nachhaltige Softwareentwicklung in Large-Scale Systems","author":"Hai Vu","date":"14. February 2023","format":false,"excerpt":"EinleitungSoftwareentwicklung und ihre Auswirkungen auf die UmweltEffiziente SoftwaretechnikenCloud Computing und NachhaltigkeitGreen Computing f\u00fcr Large-Scale SystemsFazitQuellen Einleitung Der Klimawandel ist in den letzten Jahren weltweit zu einer gro\u00dfen Herausforderung geworden. Der Aussto\u00df von Treibhausgasen ist nach wie vor hoch. Nach Angaben des Umweltbundesamtes gehen die CO2-Emissionen in Deutschland zwar kontinuierlich zur\u00fcck,\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Untitled.png?resize=350%2C200&ssl=1","width":350,"height":200,"srcset":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Untitled.png?resize=350%2C200&ssl=1 1x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Untitled.png?resize=525%2C300&ssl=1 1.5x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2023\/02\/Untitled.png?resize=700%2C400&ssl=1 2x"},"classes":[]},{"id":22730,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2022\/03\/09\/um-die-technik-kummern-sich-die-anderen\/","url_meta":{"origin":24000,"position":1},"title":"Um die Technik k\u00fcmmern sich die Anderen…","author":"Aliena Leonhard","date":"9. March 2022","format":false,"excerpt":"Das Ph\u00e4nomen von 'sozio-technischen Systemen' und '\u00d6kosystemen' Mammut aus Gras von Christopher Alvarenga - [4] Wenn wir uns als technisch begeisterte Computer Science Studierenden ein zu Deutsch \u201cUltra Gro\u00dfes, Skaliertes System\u201d vorstellen... Was stellen wir uns dann wirklich vor? Naja wir denken wahrscheinlich erstmal an viele Zeilen Code, Unmengen von\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=350%2C200&ssl=1","width":350,"height":200,"srcset":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=350%2C200&ssl=1 1x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=525%2C300&ssl=1 1.5x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=700%2C400&ssl=1 2x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=1050%2C600&ssl=1 3x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/christopher-alvarenga-bfqPQeidFS0-unsplash.png?resize=1400%2C800&ssl=1 4x"},"classes":[]},{"id":12793,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2021\/03\/14\/black-swans-in-it-systemen-und-ausfalle-2020\/","url_meta":{"origin":24000,"position":2},"title":"Black Swans in IT-Systemen und Ausf\u00e4lle 2020","author":"Patrick Brenner","date":"14. March 2021","format":false,"excerpt":"Seit \u00fcber einem Jahr sorgt die Coronapandemie f\u00fcr t\u00e4gliche Berichterstattung und vielerlei Einschr\u00e4nkungen. Kontakte werden auf ein Minimum begrenzt, Gastronomien und Gro\u00dfteile des Einzelhandels geschlossen und Freizeit- sowie Kulturveranstaltungen abgesagt. Mehr Zeit als je zuvor verbringen die Menschen in ihren eigenen vier W\u00e4nden und nutzen IT-Systeme, um im Home-Office zu\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/03\/Slack-1.png?resize=350%2C200&ssl=1","width":350,"height":200,"srcset":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/03\/Slack-1.png?resize=350%2C200&ssl=1 1x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/03\/Slack-1.png?resize=525%2C300&ssl=1 1.5x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/03\/Slack-1.png?resize=700%2C400&ssl=1 2x"},"classes":[]},{"id":12744,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2021\/02\/28\/energieversorgung-als-ultra-large-scale-system\/","url_meta":{"origin":24000,"position":3},"title":"Energieversorgung als Ultra Large Scale System","author":"Rafael Janetzko","date":"28. February 2021","format":false,"excerpt":"Das Versorgernetz innerhalb von Deutschland ist mit dem europaweiten Stromnetz gekoppelt. Das europaweite Verbundnetz gilt als eine der gr\u00f6\u00dften Maschinen Europas und versorgt insgesamt rund 530 Millionen Menschen mit einer Stromfrequenz von 50 Hz.\u00a0Die Energie, die dabei eingespeist wird, ist ein Technologiemix aus erneuerbaren Energiequellen und fossilen Brennstoffen. Derzeit besteht\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/image2.png?resize=350%2C200&ssl=1","width":350,"height":200,"srcset":"https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/image2.png?resize=350%2C200&ssl=1 1x, https:\/\/i0.wp.com\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/image2.png?resize=525%2C300&ssl=1 1.5x"},"classes":[]},{"id":2610,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2017\/08\/24\/predictive-policing-eine-kritisch-negative-vorhersage\/","url_meta":{"origin":24000,"position":4},"title":"Predictive Policing \u2013 eine kritisch-negative Vorhersage","author":"Marc Schelling","date":"24. August 2017","format":false,"excerpt":"In diesem Blogpost m\u00f6chte ich auf die Gefahren, die Predictive Policing verursachen k\u00f6nnte, eingehen wenn es als wissenschaftlich fundiert angesehen und bedenkenlos eingesetzt wird. Predictive Policing bedeutet 'vorausschauende Polizeiarbeit' und ist nicht erst seit dem Zehn-Punkte-Plan von Martin Schulz und der SPD ein beliebtes Buzzword im Zusammenhang mit Wohnungseinbr\u00fcchen. Dabei\u2026","rel":"","context":"In "Secure Systems"","block_context":{"text":"Secure Systems","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/system-designs\/secure-systems\/"},"img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":24203,"url":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/2023\/02\/26\/die-zukunft-ist-serverless\/","url_meta":{"origin":24000,"position":5},"title":"Die Zukunft ist Serverless?","author":"Michael Partes","date":"26. February 2023","format":false,"excerpt":"\u00dcberblick Die \u201cCloud\u201d ist ein Begriff, der in den letzten Jahren immens an Bedeutung gewonnen hat. H\u00e4ufig wird sie f\u00fcr die Bereitstellung von Diensten und Services genutzt. Im Lauf der Zeit haben sich dabei verschiedene Architekturen entwickelt, die in der Cloud eingesetzt werden und unterschiedliche Ans\u00e4tze f\u00fcr die Handhabung des\u2026","rel":"","context":"In "Allgemein"","block_context":{"text":"Allgemein","link":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/category\/allgemein\/"},"img":{"alt_text":"","src":"https:\/\/lh5.googleusercontent.com\/hnARrH3Mz7d41IhTltMgTCpuUfKpg8k6ur_0Ir46moShZzCf53cVBMeUogOFgp2yD-maHIuCu3CIOsnqE_oBCOrEEaB-KfPc8lsQ5jWanA8hFVPvMdC5XYLBboHJ_lUbrtMT5aVqtMNUjTbsLQQNuoM","width":350,"height":200,"srcset":"https:\/\/lh5.googleusercontent.com\/hnARrH3Mz7d41IhTltMgTCpuUfKpg8k6ur_0Ir46moShZzCf53cVBMeUogOFgp2yD-maHIuCu3CIOsnqE_oBCOrEEaB-KfPc8lsQ5jWanA8hFVPvMdC5XYLBboHJ_lUbrtMT5aVqtMNUjTbsLQQNuoM 1x, https:\/\/lh5.googleusercontent.com\/hnARrH3Mz7d41IhTltMgTCpuUfKpg8k6ur_0Ir46moShZzCf53cVBMeUogOFgp2yD-maHIuCu3CIOsnqE_oBCOrEEaB-KfPc8lsQ5jWanA8hFVPvMdC5XYLBboHJ_lUbrtMT5aVqtMNUjTbsLQQNuoM 1.5x"},"classes":[]}],"jetpack_sharing_enabled":true,"authors":[{"term_id":890,"user_id":1114,"is_guest":0,"slug":"rw054","display_name":"Rebecca Westh\u00e4u\u00dfer","avatar_url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/ea0d8bd8112c252372496ae9d8d70d79e6ba7271a928bb406ef29a459c0e1b83?s=96&d=mm&r=g","0":null,"1":"","2":"","3":"","4":"","5":"","6":"","7":"","8":""}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24000","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1114"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24000"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24000\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24856,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24000\/revisions\/24856"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24016"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24000"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24000"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24000"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.mi.hdm-stuttgart.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/ppma_author?post=24000"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}