مولکول دی ان ای جایگزین هارد دیسک؛ تحولی بزرگ در ذخیره سازی اطلاعات

 

از آنجا که حجم اطلاعات هر روز بیشتر و بیشتر شده و مدیریت آن‌ها سخت تر می‌شود، دانشمند به فکر راه حلی برای این مشکل بودند و سرانجام توانستند به نحوه‌ی ذخیره سازی حداکثر میزان اطلاعات در یک نوکلئوتید منفرد در ساختار مولکول DNA پی ببرند.

با توجه به تولید شدن حجم بسیار عظیمی از اطلاعات توسط جامعه‌ی اطلاعات ‌محور با فعالیت زیاد فکری؛ دیگر روش‌های قدیمی و متداول جوابگوی مدیریت و بهره‌وری این حجم عظیم اطلاعات نخواهد بود. به همین علت دانشمندان دنبال راه حلی با استفاده از هارد دیسک طبیعی برای این مشکل هستند. منظور از هارد دیسک طبیعی، مولکول DNA است. اخیرا دو محقق از دانشگاه کلمبیا و مرکز ژنوم نیویورک یک سیستم عامل کامل کامپیوتری، یک فیلم قدیمی، کارت هدیه‌ی آمازون و چند مورد از فایل‌های دیگر را روی رشته‌های DNA نگاشتند و با در نظر گرفتن نتایج حاصل که در مجله ساینس به چاپ رسیده، آنان موفق به بازیابی بدون از دست رفتن اطلاعات شده‌اند.

از جمله مزایا استفاده از مولکول DNA به‌جای روش‌های موجود می توان اشاره کرد به:

  • کوچکتر و کم حجم بودن مولکول DNA نسبت به روش‌های موجود، به نحوی که یک گرم از مولکول DNA قادر است ۲۱۵ هزار برابر اطلاعات بیشتری از یک هارد دیسک یک ترابایتی را ذخیره کند.
  • حافظه های جدید دوام فوق العاده بالاتری را دارد.

بطور مثال دانشمندان به منظور احیای دوباره‌ی ماموت‌ها از DNAهایی با قدمت هزاران سال استفاده کرده‌اند، اما تا کنون موفق شدند صرفا بخشی از ظرفیت ذخیره سازی آنها را بکار گیرند. یانیف ارلیک و دینا زیلینسکی مولفین مقاله‌ی مرتبط با این تحقیق توانستند حداکثر مقدار تئوری از اطلاعات را در نوکلئوتید موجود در DNA با استفاده از روش جدیدی بکار گیرند. استریم فیلم‌ها در سراسر شبکه‌ی اینترنت الهام بخش این روش جدید بوده‌اند. ارلیک در مصاحبه‌ی خود در ارتباط با این موضوع گفت:

بیت‌های فایل‌ را به نوکلئوتید موجود در DNA بازنمایی کرده و در ادامه این نوکلئوتیدها را سنتز و مولکول‌ها را در یک لوله‌ی آزمایش ذخیره نمودیم. ما برای بازیابی اطلاعات، مولکول‌ها را ترتیب‌بندی کردیم، که این یکی از مراحل اساسی کار است. به‌منظور بسته‌بندی اطلاعات، ما از استراتژی چشمه‌ی دی‌ان‌ای (DNA Fountain) استفاده کردیم که به منظور کارکرد خود از مفاهیم ریاضی نظریه‌ی کد گذاری استفاده می‌کند. این استراتژی امکان دستیابی به بسته‌بندی مطلوب را فراهم کرد، که این امر یکی از چالش‌ برانگیزترین بخش‌های پیش روی ما در این پژوهش بود.

هنگامی که یک سرویس استریم آنلاین مانند نتفلیکس اطلاعات را ارسال می‌کند، برای اینکار از کدهای چشمه‌ای استفاده می‌کند که این کدها داده‌ها را به بسته‌های کوچک پارتیشن‌بندی می‌کنند. چنانچه تعداد معدودی از بسته‌‌های داده‌ در طول این روند از دست برود، نتفلیکس بازهم می‌تواند کل جریان را بازسازی کند. DNA نیز مشکلی مشابه در این زمینه دارد؛ دانشمندان مولکول DNA را تنها می‌توانند در دسته‌های کوچک دسته‌بندی و ترتیب‌بندی کنند، به بیان ساده‌تر یعنی که باید مقادیر زیادی از داده‌ها به بخش‌هایی کوچک‌تری تقسیم شود و این امکان وجود دارد که بیت‌های آن طی فرایند از دست بروند. مشکل دیگه‌ای که در این زمینه وجود دارد تجزیه شدن این مولکول پس از ترتیب‌بندی است، به این معنی که با خوانده‌ شدن هر چه بیشتر، اطلاعات بیشتری از دست خواهد رفت.  البته لازم به ذکر است که مولکول DNA به راحتی قابل بازیابی است.

کمپانی‌هایی مانند مایکروسافت هم اکنون به DNA به‌عنوان یک گزینه برای ذخیره‌سازی اطلاعات می‌نگرند، با این وجود با توجه به برآورد ارلیک، احتمالا بیش از یک دهه زمان لازم است تا این روش بطور گسترده قابل استفاده شود. وی در اینباره گفت:

هنوز در آغاز راه هستیم، اما در گذشته نیز چندین سال وقت صرف تحقیق و آماده سازی رسانه‌های مغناطیسی گردید. و اکنون این رسانه بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

منبع : کلیک