Οι επιστήμονες λένε ότι έχουν κάνει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στις προσπάθειες αποθήκευσης πληροφοριών ως μόρια DNA, τα οποία είναι πιο συμπαγή και μακροχρόνια από άλλες επιλογές. Οι μαγνητικοί σκληροί δίσκοι που χρησιμοποιούμε επί του παρόντος για την αποθήκευση δεδομένων υπολογιστή μπορούν να καταλάβουν πολύ χώρο. Και πρέπει να αντικατασταθούν με την πάροδο του χρόνου. Η χρήση του προτιμώμενου μέσου αποθήκευσης της ζωής για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας των πολύτιμων δεδομένων μας θα επέτρεπε την αρχειοθέτηση τεράστιων ποσοτήτων πληροφοριών σε μικροσκοπικά μόρια.
Τα δεδομένα θα διαρκούσαν επίσης χιλιάδες χρόνια, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Μια ομάδα στην Ατλάντα των ΗΠΑ έχει τώρα αναπτύξει ένα τσιπ που λένε ότι θα μπορούσε να βελτιώσει τις υπάρχουσες μορφές αποθήκευσης DNA κατά 100 φορές. «Η πυκνότητα των χαρακτηριστικών στο νέο μας τσιπ είναι [περίπου] 100 φορές υψηλότερη από τις τρέχουσες εμπορικές συσκευές», δήλωσε ο Nicholas Guise, ανώτερος ερευνητής στο Georgia Tech Research Institute (GTRI). «Επομένως, μόλις προσθέσουμε όλα τα ηλεκτρονικά ελέγχου – αυτό που κάνουμε τον επόμενο χρόνο του προγράμματος – αναμένουμε κάτι σαν 100 φορές βελτίωση σε σχέση με την υπάρχουσα τεχνολογία για την αποθήκευση δεδομένων DNA».
Η τεχνολογία λειτουργεί με την ανάπτυξη μοναδικών κλώνων DNA ένα δομικό στοιχείο κάθε φορά. Αυτά τα δομικά στοιχεία είναι γνωστά ως βάσεις – τέσσερις διακριτές χημικές μονάδες που συνθέτουν το μόριο DNA. Είναι: αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και θυμίνη. Οι βάσεις μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την κωδικοποίηση πληροφοριών, με τρόπο ανάλογο με τις συμβολοσειρές των μονάδων και των μηδενικών (δυαδικός κώδικας) που μεταφέρουν δεδομένα στους παραδοσιακούς υπολογιστές.
Υπάρχουν διάφοροι πιθανοί τρόποι αποθήκευσης αυτής της πληροφορίας στο DNA – για παράδειγμα, ένα μηδέν σε δυαδικό κώδικα θα μπορούσε να αντιπροσωπεύεται από τις βάσεις αδενίνη ή κυτοσίνη και ένα μπορεί να αντιπροσωπεύεται από γουανίνη ή θυμίνη. Εναλλακτικά, το ένα και το μηδέν θα μπορούσαν να αντιστοιχιστούν μόνο σε δύο από τις τέσσερις βάσεις. Οι επιστήμονες είπαν ότι, εάν μορφοποιηθεί σε DNA, κάθε ταινία που γυρίστηκε ποτέ θα μπορούσε να χωρέσει σε έναν όγκο μικρότερο από έναν κύβο ζάχαρης. Δεδομένου του πόσο συμπαγές και αξιόπιστο είναι, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι υπάρχει πλέον μεγάλο ενδιαφέρον για το DNA ως το επόμενο μέσο για την αρχειοθέτηση δεδομένων που πρέπει να διατηρούνται επ’ αόριστον.
Οι δομές στο τσιπ που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη του DNA ονομάζονται μικροπηγάδια και έχουν βάθος μερικές εκατοντάδες νανόμετρα – λιγότερο από το πάχος ενός φύλλου χαρτιού. Το τρέχον πρωτότυπο μικροτσίπ είναι περίπου 2,5 εκατοστά (μία ίντσα) τετράγωνο και περιλαμβάνει πολλαπλά μικροπηγάδια, επιτρέποντας την παράλληλη σύνθεση πολλών κλώνων DNA. Αυτό θα επιτρέψει σε μεγαλύτερες ποσότητες DNA να αναπτυχθούν σε μικρότερο χρονικό διάστημα.
Επειδή είναι ένα πρωτότυπο, δεν έχουν συνδεθεί ακόμη όλα τα μικροπηγάδια. Αυτό σημαίνει ότι η συνολική ποσότητα δεδομένων DNA που μπορεί να γραφτεί με αυτό το συγκεκριμένο τσιπ είναι προς το παρόν μικρότερη από αυτή που μπορούν να παράγουν οι κορυφαίες εταιρείες σύνθεσης σε εμπορικά τσιπ. Ωστόσο, ο Dr Guise εξήγησε, όταν όλα είναι σε λειτουργία, αυτό θα αλλάξει. Το τρέχον ρεκόρ αποθήκευσης ψηφιακών δεδομένων DNA είναι περίπου 200 MB, με μία εκτέλεση σύνθεσης που διαρκεί περίπου 24 ώρες. Αλλά η νέα τεχνολογία θα μπορούσε να γράψει 100 φορές περισσότερα δεδομένα DNA στον ίδιο χρόνο.
Το υψηλό κόστος αποθήκευσης DNA έχει περιορίσει μέχρι στιγμής την τεχνολογία σε «πελάτες μπουτίκ», όπως εκείνους που επιδιώκουν να αρχειοθετήσουν πληροφορίες σε χρονοκάψουλες. Η ομάδα του GTRI πιστεύει ότι η δουλειά τους θα μπορούσε να βοηθήσει στην αναμόρφωση της καμπύλης κόστους. Έχει συνεργαστεί με δύο εταιρείες βιοτεχνολογίας στην Καλιφόρνια για να κάνει μια εμπορικά βιώσιμη επίδειξη της τεχνολογίας: Twist Bioscience και Roswell Biotechnologies.
Η αποθήκευση δεδομένων DNA δεν θα αντικαταστήσει αρχικά τις φάρμες διακομιστών για πληροφορίες στις οποίες πρέπει να έχετε γρήγορη πρόσβαση. Λόγω του χρόνου που απαιτείται για την ανάγνωση της ακολουθίας, η τεχνική θα ήταν πιο χρήσιμη για πληροφορίες που πρέπει να διατηρούνται διαθέσιμες για μεγάλο χρονικό διάστημα με σπάνια πρόσβαση. Αυτός ο τύπος δεδομένων αποθηκεύεται επί του παρόντος σε μαγνητικές ταινίες, οι οποίες θα πρέπει να αντικαθίστανται περίπου κάθε 10 χρόνια.
Με το DNA, ωστόσο, «όσο διατηρείτε τη θερμοκρασία αρκετά χαμηλή, τα δεδομένα θα επιβιώσουν για χιλιάδες χρόνια, έτσι το κόστος ιδιοκτησίας πέφτει σχεδόν στο μηδέν», εξήγησε ο Δρ Γκιζ.
“Κοστίζει πολλά χρήματα μόνο να γράψουμε το DNA μία φορά στην αρχή και μετά να διαβάσουμε το DNA στο τέλος. Εάν μπορούμε να κάνουμε το κόστος αυτής της τεχνολογίας ανταγωνιστικό με το κόστος της μαγνητικής εγγραφής δεδομένων, το κόστος αποθήκευσης και διατήρησης πληροφοριών σε DNA για πολλά χρόνια θα πρέπει να είναι χαμηλότερο».
Η αποθήκευση DNA έχει υψηλότερο ποσοστό σφάλματος από τη συμβατική αποθήκευση σκληρού δίσκου. Σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, οι ερευνητές του GTRI έχουν βρει έναν τρόπο εντοπισμού και διόρθωσης αυτών των σφαλμάτων. Η εργασία έχει υποστηριχθεί από τη Δραστηριότητα Προηγμένων Ερευνητικών Έργων της Νοημοσύνης (IARPA), η οποία υποστηρίζει την επιστήμη που είναι προσανατολισμένη στην αντιμετώπιση προκλήσεων που σχετίζονται με την κοινότητα των πληροφοριών των ΗΠΑ.
Add Comment