نوشتن داده‌ ها روی بدن جانداران یک گام به واقعیت نزدیک‌ تر شد / DNA‌ها محلی جدید برای ذخیره اطلاعات

زایش اطلاعات طی چند سال گذشته به قدری افزایش یافته که از آن به‌عنوان «انفجار اطلاعات» یاد می‌شود.در حال حاضر شرکت‌های زیادی درزمینه تولید انواع هاردیسک‌ها و دیگر دستگاه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتالی فعالیت دارند اما با این حال کارشناسان معتقدند تا چند سال دیگر تولید حافظه‌ها جوابگوی اطلاعات به وجود آمده در کره‌زمین نیستند و دیگر جایی برای ذخیره اطلاعات جدید وجود نخواهد داشت. این نگرانی باعث شد محققان به دنبال راهی برای فرار از این معضل باشند و این راه را در بدن همه جانوران دنیا یافتند.

ذخیره اطلاعات روی DNA‌ها، چند سالی است که نظر محققان را به خود جلب کرده و معتقدند در آینده‌ای نزدیک می‌توان همه اطلاعات جهان را در کمتر از 20 گرم DNA ذخیره کرد. یکی از مزایای ذخیره‌سازی اطلاعات روی  DNA‌ها، عمر بسیار طولانی نگهداری داده‌ها است و به گفته محققان ذخیره اطلاعات ازاین روش پس از هزاران سال همچنان قابل خواندن است درحالی‌که فضای فوق‌العاده کمی را اشغال می‌کند.

این پروژه شاید در نگاه اول چندان جدی به نظر نرسد اما فعالیت‌های اخیر غول‌های فناوری دنیا ازجمله مایکروسافت بیانگر آن است که تاکید زیادی بر تحقق این پروژه وجود دارد. به تازگی کمپانی مایکروسافت از عقد قرارداد همکاری با استارتاپ Twist Bioscience به منظور استفاده از DNA برای ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتالی خبر داد.

با گسترش تولید محتوا و نیاز کمپانی‌های بزرگ دنیا به فضایی برای ذخیره‌سازی اطلاعات، چند سالی است که استفاده از راهکارهایی که بتوان با استفاده از آنها اطلاعات را در کمترین فضا و با حداقل هزینه ذخیره کرد، مورد توجه کمپانی‌های بزرگ دنیا قرار گرفته است.

دانشمندان ادعا می‌کنند روی یک گرم DNA می‌توان حدود ۴۵۵ اگزابایت اطلاعات را ذخیره کرد. برای اینکه درک درستی از این حجم اطلاعات داشته باشید باید بگوییم یک میلیارد گیگابایت اطلاعات برابر یک اگزابایت و هزار اگزابایت برابر یک زتابایت است.

چند دهه پس از کشف ساختار دودویی DNA در میانه‌های سده بیستم، وقتی دانشمندان علوم کامپیوتر، رو به کدهای باینری آوردند متوجه شدند که چقدر بین DNA و کدهای باینری که مبنای‌شان تنها صفر و یک است، شباهت وجود دارد. در هارد دیسک‌ها، ما برای ذخیره اطلاعات، از مبنای صفر و یک استفاده می‌کنیم، در حالی که DNA این کار را با 4باز آلی با علامت‌های A، T، C و G انجام می‌دهد.

DNA، این 4 باز آلی شیمیایی را به‌عنوان پله‌ها، روی نردبانی از قند فسفات قرار می‌دهد و ساختار مارپیچی خود را تشکیل می‌دهد. تفاوت این دو سیستم در این است که یکی از حروف دوتایی استفاده می‌کند و دیگری از اعداد، اما به هر حال با هر دو آنها می‌توان پیچیده‌ترین اطلاعات را نیز ذخیره کرد و البته DNA بسیار بهتر و مقاوم‌تر است.

البته هنوز مشخص نیست که مایکروسافت می‌خواهد چه اطلاعاتی را روی رشته‌های DNA ذخیره کند، اما این تکنولوژی جدید می‌تواند زمینه لازم را برای نگهداری حجم گسترده‌ای از اطلاعات در کمترین فضای ممکن فراهم کند. شرکت Twist Bioscience در بیانیه‌ای عنوان کرد که در حال حاضر هزینه راه‌اندازی و توسعه این تکنولوژی نوپا نسبتا بالاست که به نظر می‌رسد در آینده به طرز قابل توجهی کاهش خواهد یافت و اخیرا نیز توانست سرمایه‌ای به ارزش 131 میلیون دلار را جذب کند.

داگ کارمین، از پژوهشگران کمپانی مایکروسافت در این باره گفت: مراحل اولیه تست این ایده بسیار امیدبخش بوده و بدون شک می‌توانیم در آینده‌ای نه چندان دور، اطلاعات را روی رشته‌های DNA ذخیره و در مواقع لزوم بازیابی کنیم.

برای اینکه بتوان اطلاعات را روی سلول‌های DNA ذخیره کرد، باید آنها را به شکل اعداد باینری (صفرویک) درآورد. البته این پروژه چندان هم تازگی ندارد و دانشمندان دانشگاه هاروارد در سال ۲۰۱۲ توانستند یک کتاب را روی یک DNA کدگذاری کنند. تاکنون کدگذاری اطلاعات روی DNA آسان بوده ولی کدگشایی و بازیابی اطلاعات ذخیره شده چالش‌برانگیز است و اطلاعات بازیابی شده مخدوش و دارای شکاف بودند چون DNA با محیط و دمای پایین اتاق واکنش نشان می‌دهد و تغییر می‌کند.

در حال حاضر ذخیره‌سازی تنها چند مگابایت اطلاعات به این روش، بیش از 1000 دلار خرج بر می‌دارد. با این هزینه می‌توان چندین هارد SSD با ظرفیت‌های چند صد گیگابایتی خرید اما دانشمندان پروژه امیدوارند بتوانند با پیشرفت‌های خود آرام‌آرام بر تمامی مشکلات و موانع موجود بر سر راه این پروژه غلبه کنند.

بنابراین ما با یک انقلاب در حوزه ذخیره‌سازی و نگهداری اطلاعات روبه‌رو هستیم؛ فناوری که می‌تواند مسیر دنیا را تغییر دهد. تصور کنید صدها ترابایت اطلاعات خودتان را روی یک DNA نگه‌دارید و با خود حمل کنید و دیگر نیازی به حافظه‌های فلش یا هارددیسک‌های اکسترنال نداشته باشید.

یا اینکه کل اطلاعات حیاتی و حساس خود را زیر پوست دست یا پای خودتان کدگذاری کنید تا از دسترس دیگران در امان باشند. موضوع فقط ذخیره‌سازی حجم زیادی از اطلاعات روی یک DNA نیست، بلکه حفظ این اطلاعات برای انسان‌هایی است که میلیون‌ها سال بعد قرار است روی زمین زندگی کنند.

گرچه به نظر می‌رسد پروژه ذخیره‌سازی اطلاعات روی DNAها در ابتدای راه است اما با ورود غول‌های فناوری دنیا و سرمایه‌گذاری آنها می‌توان امیدوار بود که این پروژه به‌زودی محقق شود و رایانه‌ها و سرور‌های آینده علاوه بر پردازش اطلاعات از روی دیسک‌ها، قادر به رمزگشایی اطلاعات از روی DNAها نیز خواهند بود.

ارتباط با نویسنده: anoosh.m1986@gmail.com