Βασικά Takeaways
- Ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να επεκτείνουν την ικανότητα του DNA να συγκρατεί πληροφορίες.
- Είναι μέρος μιας προσπάθειας χρήσης DNA για αποθήκευση δεδομένων υπολογιστή.
-
Τα δεδομένα που διατηρούνται στην αποθήκευση DNA θα μπορούσαν ενδεχομένως να ανακτηθούν μετά από χιλιάδες χρόνια.
Μπορεί μια μέρα να μπορέσετε να αντικαταστήσετε τον σκληρό σας δίσκο με μια συσκευή αποθήκευσης κατασκευασμένη από DNA και θα μπορούσε να είναι ένας μακροχρόνιος τρόπος αποθήκευσης πληροφοριών.
Ερευνητές επινόησαν πρόσφατα μια μέθοδο για να επεκτείνουν την αποθήκευση δεδομένων του DNA επεκτείνοντας τεχνητά το αλφάβητο του DNA. Αποτελεί μέρος μιας ευρείας προσπάθειας χρήσης του DNA για τη διατήρηση πληροφοριών υπολογιστή.
"Το DNA είναι 1 εκατομμύριο φορές πιο πυκνό από την πιο πυκνή συσκευή ψηφιακής αποθήκευσης", είπε ο Luis Ceze, καθηγητής επιστήμης υπολογιστών και μηχανικής που μελετά την αποθήκευση DNA στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, σε μια συνέντευξη στο Lifewire.
Μακροχρόνια αποθήκευση
Το DNA περιέχει τέσσερις χημικές ουσίες - αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη - που αναφέρονται συχνά με τα αρχικά A, G, C και T. Σχηματίζουν τη διάσημη διπλή έλικα σε συνδυασμούς που οι επιστήμονες μπορούν να αποκωδικοποιήσουν ή να ακολουθήσουν. Οι ερευνητές επέκτειναν την ήδη ευρεία ικανότητα του DNA για αποθήκευση πληροφοριών προσθέτοντας επτά συνθετικές νουκλεοβάσεις στην υπάρχουσα σειρά τεσσάρων γραμμάτων.
"Φανταστείτε το αγγλικό αλφάβητο", δήλωσε σε δελτίο τύπου η Kasra Tabatabaei, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Προηγμένης Επιστήμης και Τεχνολογίας Beckman και συν-συγγραφέας αυτής της μελέτης. «Αν είχατε μόνο τέσσερα γράμματα για χρήση, θα μπορούσατε να δημιουργήσετε μόνο τόσες πολλές λέξεις. Εάν είχατε το πλήρες αλφάβητο, θα μπορούσατε να δημιουργήσετε απεριόριστους συνδυασμούς λέξεων. Το ίδιο συμβαίνει και με το DNA. Αντί να μετατρέψουμε τα μηδενικά και ένα σε A, G, C και T, μπορούμε να μετατρέψουμε τα μηδενικά και ένα σε A, G, C, T και τα επτά νέα γράμματα στο αλφάβητο αποθήκευσης."
Η ερευνητική ομάδα ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε χημικά τροποποιημένα νουκλεοτίδια για αποθήκευση πληροφοριών στο DNA, αλλά έπρεπε να βρει έναν νέο τρόπο για να το ερμηνεύσει. Συνδύασαν τη μηχανική μάθηση και την τεχνητή νοημοσύνη (AI) για να αναπτύξουν μια μέθοδο επεξεργασίας ανάγνωσης ακολουθιών DNA για την ανίχνευση τροποποιημένων χημικών ουσιών από φυσικές.
"Δοκιμάσαμε 77 διαφορετικούς συνδυασμούς των 11 νουκλεοτιδίων και η μέθοδός μας μπόρεσε να διαφοροποιήσει τέλεια το καθένα από αυτά", ο Chao Pan, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign και συν-συγγραφέας σε αυτό μελέτη, αναφέρεται στο δελτίο τύπου. "Το πλαίσιο βαθιάς μάθησης ως μέρος της μεθόδου μας για τον εντοπισμό διαφορετικών νουκλεοτιδίων είναι καθολικό, γεγονός που επιτρέπει τη γενίκευση της προσέγγισής μας σε πολλές άλλες εφαρμογές."
Ένα σημείο υπέρ του DNA ως μέσο αποθήκευσης είναι η αντοχή του. "Σκεφτείτε 1000 χρόνια - θυμηθείτε το αρχαίο DNA που βρέθηκε", είπε ο Τσέζε.
Το DNA δεν θα γίνει ποτέ ξεπερασμένο.
Οι επιστήμονες μπορούν να αλληλουχήσουν απολιθωμένα σκέλη για να αποκαλύψουν γενετικές ιστορίες και να δώσουν ζωή σε τοπία που έχουν χαθεί από καιρό.
"Σε μια εποχή που αντιμετωπίζουμε άνευ προηγουμένου κλιματικές προκλήσεις, η σημασία των τεχνολογιών βιώσιμης αποθήκευσης δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί", δήλωσε στο δελτίο ειδήσεων. "Εμφανίζονται νέες, πράσινες τεχνολογίες για την καταγραφή DNA που θα κάνουν τη μοριακή αποθήκευση ακόμη πιο σημαντική στο μέλλον."
Αποθήκευση όλων των αντικειμένων μας
Το DNA θα μπορούσε να είναι το τέλειο μέρος για να διατηρήσετε τα αναπτυσσόμενα δεδομένα της ανθρωπότητας. Μια πρόσφατη έκθεση εκτιμά ότι το 2020, οι άνθρωποι παρήγαγαν δεδομένα που ισοδυναμούν με 400 δισεκατομμύρια terabyte ή 40 «κουτιά παπουτσιών» αποθήκευσης δεδομένων DNA.
Η πρακτική της αποθήκευσης των πληροφοριών σας στο DNA γίνεται όλο και πιο κοντά στην πραγματικότητα. "Για την αποθήκευση μικρών πολύτιμων δεδομένων, το DNA είναι βιώσιμο σήμερα - σκεφτείτε 100 MB", είπε ο Ceze.
Δεκαπέντε εταιρείες τεχνολογίας και ιδρύματα πέρυσι σχημάτισαν μια συμμαχία για να προωθήσουν την αποθήκευση δεδομένων DNA. Η Microsoft είπε ότι είχε επιδείξει ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα ικανό να αποθηκεύει και να ανακτά δεδομένα από το DNA. η εταιρεία έχει επίσης αποθηκεύσει 1 GB δεδομένων στο DNA και τα έχει ανακτήσει.
Αλλά ο Ceze προβλέπει ότι θα περάσουν πέντε έως 10 χρόνια για να μπορέσει το DNA να ανταγωνιστεί τις κύριες εφεδρικές λύσεις όπως οι οπτικοί σκληροί δίσκοι. Τα τελευταία τρία χρόνια παρατηρήθηκε έκρηξη ενδιαφέροντος για την τεχνολογία, "Το DNA δεν θα γίνει ποτέ ξεπερασμένο", είπε ο Τσέζε. "Υπάρχει ένα φυσικό "κενό αέρα", το οποίο είναι επιθυμητό για ασφάλεια. [Αλλά] αυτές είναι πολύ επιθυμητές ιδιότητες για μακροχρόνια αποθήκευση."
