احتمال استفاده از DNA برای ذخیره اطلاعات کامپیوترها در آینده نزدیک
DNA قدیمی‌ترین سیستم ذخیره‌سازی اطلاعات شناخته شده است که سابقه‌ی آن از هر نوع سیستم ذخیره‌سازی دیگر، از کاغذ و قلم گرفته تا درایو سخت‌افزاری کامپیوتر میلیاردها سال بیش‌تر است. اما تلاش برای به‌کارگیری و ذخیره‌ی اطلاعات تولیدی توسط بشر روی آن تاکنون با شکست مواجه شده است.
دلیل اصلی عدم توانایی به‌کارگیری DNA برای ذخیره‌سازی اطلاعات بیش از بحث فنی بحث هزینه‌ی بسیار زیاد استفاده از این فناوری است. رمزگذاری یک گیگابایت اطلاعات روی DNA چندین میلیون دلار هزینه دارد؛ این در حالی است که رمزگذاری همین مقدار اطلاعات روی یک درایو سخت‌افزاری کم‌تر از یک سنت هزینه خواهد داشت. شرکت کاتالوگ یک شرکت فعال در حوزه‌ی بیوتکنولوژی در بوستون آمریکا است. آنها امیدوار است که این هزینه را تا ۱۰ دلار کاهش دهد. این هزینه همچنان زیاد است؛ اما زمانی که صحبت از ذخیره‌سازی حجم عظیمی از اطلاعات می‌شود، علاوه بر هزینه عامل دیگری نیز اهمیت پیدا می‌کند: میزان گیگابایت ذخیره‌شده به ازای هر متر مکعب.
هارد درایوهای کنونی به نسبت DNA فضای بیشتری اشغال می‌کنند. نسبت ذخیره‌سازی هارد درایو در حدود ۳۰ میلیون گیگابایت در هر متر مکعب است؛ در حالی که روش شرکت کاتالوگ می‌تواند ۶۰۰ میلیارد گیگابایت را در همان فضا ذخیره کند. برای سازمان‌هایی مانند استودیوهای فیلم‌سازی و آزمایشگاه‌های فیزیک ذره که نیاز به ذخیره‌ی حجم عظیمی از اطلاعات به‌طور نامحدود دارند، نسبت دوم بسیار رضایت‌بخش‌تر است.
مشکل اصلی در طراحی سیستم‌های ذخیره‌سازی بر اساس DNA مشاهده جزئیات و صفر و یک‌های داده‌های باینری و جفت بازهای شیمیایی (AT و CG) در این مولکول و توانایی ترجمه‌ی اطلاعات باینری و شیمیایی به یکدیگر در مولکول‌های بزرگ DNA است. متأسفانه خواندن اطلاعات زمانی که مولکول‌های DNA در حال رمزنگاری اطلاعات هستند، برای ماشین‌های نظم‌دهی DNA کار دشواری است؛ به خصوص زمانی که با نواری طولانی از جفت بازهای شیمیایی مواجه می‌شوند.
شرکت کاتالوگ روش متفاوتی را انتخاب کرده است. روش این شرکت بر پایه‌ی ۱۰۰ مولکول DNA بر اساس جفت‌های ده‌تایی است. این شکل چینش مولکول‌ها به‌طور مستقیم اطلاعات باینری را رمزگذاری نمی‌کند و به‌جای آن چند مولکول کوچک‌تر DNA را به یک مولکول بزرگ‌تر تبدیل می‌کند. این نکته بسیار مهم است که سیستم آنزیمی که آنها برای تبدیل مولکول‌های کوچک به مولکول‌های بزرگ استفاده می‌کنند، توانایی قرار دادن مولکول‌ها در کنار هم به هر شکل دلخواه را دارد. شکل چینش واحدهای کوچک DNA در یک مولکول بزرگ، اطلاعات لازم برای ذخیره‌سازی را بر اساس قوانین این شرکت رمزگذاری می‌کند. شروع با ۱۰۰ نوع مختلف مولکول به معنای تریلیون‌ها ترکیب مختلف ممکن در یک مولکول بزرگ است که اجازه می‌دهد که یک مولکول بزرگ حاوی حجم عظیمی از اطلاعات باشد.
صرفه‌جویی در هزینه‌ی شرکت کاتالوگ به‌علت تعداد محدود مولکولی است که کار با آن شروع می‌شود. ساخت یک مولکول جدید DNA با یک جفت پایه شیمیایی هزینه‌ی زیادی دارد، ولی کپی برداری از نمونه‌های موجود و ترکیب آنها با یکدیگر ارزان خواهد بود. این روش کاتالوگ همچنین احتمال عدم خوانده شدن اطلاعات را نیز کم می‌کند. حتی اگر ماشین نظم‌دهی مولکول‌های DNA یک یا دو اشتباه انجام دهند، توانایی شناسایی آن در یک ردیف ده‌تایی امکان‌پذیر است که در نتیجه آن از اطلاعات محافظت می‌شود.
روش ترکیبی Catalog به معنای آن است که DNA بیشتری به نسبت روش‌های پیشین استفاده از DNA برای ذخیره‌سازی هر بایت اطلاعات نیاز است. این باعث افزایش هزینه و زمان پردازش اطلاعات الکترونیکی ذخیره شده می‌شود؛ با این حال، این شرکت قول داده است که روش آنها مزایای مهمی نسبت به روش‌های پیشین دارد.
هر آنچه باید درمورد مولکول DNA بدانیدبخش اولبخش دومبخش سوم
هدف بعدی کاتالوگ بخشیدن رنگ واقعیت به هدف فوق است. آنها برای رسیدن به این خواسته، با شرکت توسعه‌ی تکنولوژی بریتانیایی Cambridge Consultants همکاری می‌کنند. هدف آنها ساخت نمونهی اولیه تا یک سال آینده است که قادر است ۱۲۵ گیگابایت اطلاعات را در یک روز روی مولکول‌های DNA ذخیره کند. اگر این نمونهی اولیه کار کند، هدف بعدی آنها ساخت نمونهی قدرتمندتر ظرف سه سال آینده است که سرعت نوشتن آن ۱۰۰۰ برابر سریع‌تر از نمونهی اولیه است. در نهایت ممکن است دوره‌ی دوم ذخیره اطلاعات روی DNA با ساخت این دستگاه آغاز شود.
نظرات