آیا DNA جایگزین هارد دیسک‌ها می‌شود؟!

ظرفیت دستگاه‌های ذخیره سازی اطلاعات ما، در سال‌های اخیر سر به فلک کشیده است و اگر ظرفیت کنونی فلش‌ مموری‌ها و هارد دیسک‌هایمان را با 20 سال پیش مقایسه کنیم، به ظرفیت‌های چند مگابایتی آن دوران می‌خندیم! اما انگار یک دستگاه ذخیره سازی اطلاعات کاملا طبیعی در کنار ما بوده و ما تاکنون از آن بی‌خبر بوده‌ایم! نام آن DNA است. دزوکسی‌ریبو نوکلئیک اسید، همان ماده‌ای که در درون خود، کل وجود یک انسان را به صورت اطلاعات ذخیره شده حفظ می‌کند، آن هم تا صدها هزار سال پس از مرگ!
تیمی از دانشمندان، در تلاش هستند تا ببینند که آیا مولکولی که اطلاعات وجودی تمام حیوانات و گیاهان و انسان‌ها و میکروب‌ها را در خود دارد، می‌تواند اطلاعات مهم ما را برای هزاران سال در درون خود ذخیره کند یا نه. به عبارتی دیگر آیا می‌توان از DNA به عنوان هارد دیسک استفاه کرد یا خیر؟! در دویست و پنجاهمین گردهمایی انجمن شیمی آمریکا، رابرت گرس از دانشگاه زوریخ سوییس، اقدام به اثبات صحیح بودن این طرح کرده و اعلام کرد که توانسته است با کمک اعضا تیم تحقیقاتی خود، 83 کیلوبایت اطلاعات را در DNA ذخیره کند. این اطلاعات شامل متن منشور فدرال سوییس و شرح رویکرد ارشمیدس هستند.
همانند رایانه‌ها، اما بهتر از آن‌ها
گرس می‌گوید: چند دهه پس از کشف ساختار دوتایی 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 0 و 1 است، شباهت وجود دارد!
در هارد دیسک‌ها، ما برای ذخیره اطلاعات، از مبنای 0 و 1 استفاده می‌کنیم، در حالی که DNA این کار را با 4 باز آلی با علامت‌های A، T، C و G انجام می‌دهد. DNA، این 4 بیس شیمیایی را به عنوان پله‌ها، بر 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 همان‌طور که گرس معتقد است، DNA بسیار بسیار بهتر و مقاوم‌تر است.
امروزه هارد دیسکی به اندازه یک کتاب، می‌تواند چیزی حدود 5 ترابایت اطلاعات را در خود ذخیره کرده و آن‌ها را تا 50 سال کاملا سالم نگهداری کند. در حالی که حجمی از DNA به اندازه یک قطره، می‌تواند میلیاردها میلیارد حرف را برای هزاران موجود زنده در خود ذخیره کند! گرس می‌گوید که یک اونس DNA می‌تواند 300هزار ترابایت اطلاعات را در خود ذخیره کند و به جای 50 سال، آن‌ها را تا صدها سال حفظ کند!
DNA منجمد درون سلول‌ها می‌تواند تا چندهزار سال نیز باقی بماند، اما گرس معتقد است دلیلی وجود ندارد که نتوانیم این مدت را بهبود بخشیده و آن را بیشتر کنیم! این همان دلیلی است که گرس و تیمش بسته‌های DNA حاوی اطلاعات را به درون کره‌های کوچک سیلیکا که در مقابل گرما مقاوم هستند، انتقال می‌دهند. سپس آن‌ها را به مدت یک هفته در دمای 160 درجه فارنهایت قرار می‌دهند. این معادل قرار دادن آن‌ها در دمای 5 درجه فارنهایت و به مدت 2000 سال است. ممکن است برخی از این بسته‌ها زودتر دچار خطا شده و اطلاعاتشان را از دست بدهند، از سویی دیگر ممکن است بعضی از آن‌ها اطلاعات را برای هزاران یا حتی میلیون‌ها سال حفظ کنند.
به نظر می‌رسد که این شیوه، راهی بسیار مطمئن برای ذخیره سازی اطلاعات است، اما هنوز موانع و چالش‌های بزرگی در این مسیر قرار دارند. مثلا آرشیو DNA هنوز قابلیت سرچ درون خود را ندارد و این مشکل بزرگی است. تصور کنید که یک فایل کوچک را گم کرده‌اید و باید بین هزاران ترابایت فایل آن بگردید و پیدایش کنید. خدای من، چه کابوسی خواهد شد!

فاکتور مهمی با نام قیمت

گرس می‌گوید که در حال حاضر، ذخیره سازی 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، آرام آرام بر تمامی مشکلات و موانع موجود بر سر راه این پروژه غلبه کنند. برای مثال، گرس در حال حاضر در تلاش است تا با علامت‌گذاری بیت‌های خاصی از DNA، عمل جستجوی اطلاعات در DNA را راحت‌تر کرده و آن را به یک آرشیو با قابلیت جستجو تبدیل کند. طبیعتا هرچه دانشمندان در این مسیر پیشرفت کنند و این تکنولوژی فراگیرتر شود، هزینه‌های آن نیز آرام آرام کاهش خواهد یافت.
اما چه اطلاعاتی ممکن است بر روی DNA ذخیره شوند؟! گرس به این سوال پاسخ داده است. او می‌گوید DNA، بهترین ابزار برای ذخیره سازی اطلاعاتی است که همیشه به آن‌ها نیاز است و دایما در حال تکامل و ارتقا هستند. مثلا اطلاعات ویکی‌پدیا که برای مدت‌های مدیدی بشر به آن‌ها نیاز دارد و همواره در حال افزایش و تکامل هستند. تصور کنید که در آینده، نه تنها می‌توانید تمام ژنوم خود را در یک کپسول کوچک با خود حمل کنید، بلکه حتی می‌توانید تمام زندگی خود را با جزییات کامل در آن ثبت کنید! حتی ممکن است انسان در آینده قادر به شبیه سازی خود شما باشد و تمامی خاطرات‌تان را برایتان بازسازی و پیاده کند!

خط‌ونشان تاج برای جام جهانی؛ برخورد قاطع فدراسیون با نمادهای خاص در بازی ایران و مصر

تماشاخانه

دو دقیقه هیجان و ترس که دستور زبان سینما را برای همیشه تغییر داد (تماشا کنید)

دو دقیقه هیجان و ترس که دستور زبان سینما را برای همیشه تغییر داد (تماشا کنید)

فیلم های دیگر