دی ان ای به عنوان فضای ذخیره سازی اطلاعات نسل آینده

با توجه به سرعت تولید داده در زمینه های مختلف علمی و توانایی عجیب نسل جدید در تولید محتوا، به نظرمی رسد که فناوری های کنونی ذخیره سازی اطلاعات توان پاسخگویی به این حجم از تولید محتوا  را نداشته باشند. بر این اساس تکامل DNA منجر به شکل گیری نوع ویژه ای از فضاهای ذخیره سازی شده که از لحاظ فیزیکی بسیار فشرده است و گاهی اوقات حتی با گذشت صدها هزار سال بدون کم و کاست و به صورت بی نقص در داخل استخوان دوام می آورد.

در عصر فضاهای ذخیره سازی ابری و حسابهای کاربری با قابلیت بازیابی، ایده ی ناپدید شدن ناگهانی اطلاعات کمی عجیب و دور از ذهن به نظر می رسد، اتحادیه‌ی اروپا اخیراً برای ملزم ساختن شرکت‌ها جهت فراهم ساختن امکان حذف اطلاعات برای کاربرانشان، قانون حق فراموش شدن را تصویب کرده است.

در حال حاضر جستجو و یافتن توئیتی پس از گذشت چند هفته از ارسال آن، به دشواری صورت می گیرد. حجم فایلهای ویدئویی تولید شده توسط کاربران اینترنت به صورت سرسام آوری درحال افزایش است. آیا سرعت پیشرفت فناوریهای مرتبط با ذخیره سازی دیجیتال محتوا یارای تقابل با توانایی بشریت در تولید محتوا را دارد؟ شاید در آینده نیازی به فناوریهای یاد شده نباشد؛  DNA دیسک سخت طبیعت به شمار می رود و اگرچه بی نقص نیست، با این حال ویژگی های منحصر به فردی در بطن خود دارد که حتی پیشرفته ترین فناوری‌های دیجیتال نیز از آن ها بی بهره اند. امروزه با پیشرفت های حاصل شده در زمینه ی علم ژنتیک، می توان به صورت عملی از قابلیت های DNA در ذخیره سازی اطلاعات استفاده کرد.

بحران اطلاعات

اگرچه تحول فضاهای ذخیره سازی از اینترنت به ترتیب دهی ژنومی می تواند باعث استفاده ی مردم از ویژگیهای جذاب این دنیای جدید شود، در عین حال می تواند منجر به کاهش علاقه‌ی کاربران به استفاده از اینترنت شود. این موضوع می تواند تمامیت داده‌های مهم را به خطر بیندازد. اگر ما نیاز به فضای زیادی برای ذخیره سازی اطلاعات خود داشته و از طرفی امکان خرید سرویس های مختلف تهیه‌ی نسخه‌ی پشتیبان از اطلاعات را نداشته باشیم، بنابراین به تدریج بروز نقص های سخت افزاری و نوسان در جریان برق می تواند منجر به از دست رفتن اطلاعات و دانش بشری شود.

به این نکته توجه داشته باشید که با وجود پیشرفتهای فوق العاده‌ی ما در زمینه‌های مختلف دانش مانند: همجوشی هسته ای،  مهندسی ژنتیک، هیچ وقت قادر به بازیابی دانش از دست رفته در اثر وقوع آتش سوزی در کتابخانه ی اسکندریه نخواهیم بود. متأسفانه امکان خلق مجدد افکار مردم باستان یا بازیابی بینش منحصر به فرد موجود در اسناد و کتیبه هایی که در زمان های گذشته تبدیل به خاکستر شده اند، وجود ندارد. اگرچه در حال حاضر فراموش شدن یک توئیت و نبود امکان بازیابی آن احتمالاً موضوع کم اهمیتی به نظر برسد، با این حال اگر وقوع چنین مشکلی را در مقیاس گسترده ای در نظر بگیریم، مسلماً به مسئله نگران کننده ای مبدل خواهد شد.

کتابخانه‌ی کنگره ی آمریکا زمانی درصدد گردآوری و مدیریت آرشیو کاملی از پست‌ها و پیغام‌های توئیتری برآمد، اما با رسیدن تعداد پست ها به حدود ۵۰۰ میلیارد، این پروژه عملاً به بن بست خورد. طبق ادعای مدیران یوتیوب، این شبکه در هر دقیقه پذیرای حدوداً ۴۰۰ ساعت فایل ویدئویی جدید است،با در نظر گرفتن توانایی ابزارهای پوشیدنی در ثبت دقیق پارامترهای سلامت و اطلاعات شخصی افراد، تغییر روند فزاینده و رو به رشد به وجود آمده در زمینه‌ی تولید داده، دور از ذهن به نظر نمی رسد.

DNA به عنوان فضای ذخیره سازی اطلاعات نسل آینده

در سال ۲۰۱۲ ، وب سایت ExtremeTech مقاله ای را در مورد اکتشافی فوق العاده در زمینه‌ی علم ژنتیک منتشر کرد، بر اساس این مقاله، محققان دانشگاه هاروارد موفق به ذخیره سازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در یک گرم ماده شده بودند. این دستاورداثباتی بر صحت ایده ی مورد بحث می‌باشد. از آن زمان تاکنون شرکت های مختلف در پی تجاری سازی این اکتشاف هستند.

وجود دو عامل اساسی باعث جذابیت هر چه بیشتر این ایده می شود: DNA بسیار کوچک بوده و قادر به ذخیره سازی حجم بسیار بالایی از اطلاعات درون یک حجم فیزیکی بسیار ناچیز است و دوام آن از هر نوع سیگنال مغناطیسی و نوری بیشتر است. مزیت اول به هیچ وجه قابل چشم پوشی نیست، DNA قادر به نگهداری حجم فوق العاده بالایی از داده درون خود است.

دستاورد دانشمندان در مورد ذخیره سازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در نوع خود بی نظیر است، اما این عدد به هیچ وجه نزدیک به مرز توانایی DNA در ذخیره سازی اطلاعات نیست؛ از لحاظ تئوری یک گرم DNA قادر به نگهداری ۴۵۵ اگزابایت اطلاعات درون خود است. این عدد از حجم کل داده های دیجیتال موجود در دنیا با اختلاف فاحشی بیشتر است. حتی اگر به دلیل وجود ناکارآمدی های موجود و نیاز مبرم برای بررسی چند بارهی خطاها، به ۱ درصد از این ظرفیت نظری یعنی ۴.۵ اگزابایت به ازای هر گرم یا ۴.۵ میلیون ترابایت به ازای هر گرم دست یابیم، باز هم عدد به دست آمده بسیار قابل توجه خواهد بود.

اما از طرف دیگر DNA عمری بسیار طولانی دارد، البته این مورد کمی با شناخت ما از آن در تناقض است چرا که DNA در حقیقت بسیار ظریف بوده و دوام بسیار پایینی دارد به طوری که باید آن را در محیط بسیار خاصی نگهداری کرد اما این ماده از پایداری بسیار بالایی برخوردار است، به این مفهوم که اگر از آن در شرایط مناسبی نگهداری شود تا میلیونها سال بدون عیب و نقص عمر خواهد کرد. فسیل های به جا مانده از استخوا نهای موجودات صدها هزار سال پیش، حاوی نمونه هایی سالم از DNA هستند. بنابراین دور از ذهن نیست که دانشمندان نیز در آزمایشگاهی بسیار مجهز خود قادر به نگهداری از DNA باشند.

در حال حاضر ساخت و تکثیر داده های مبتنی بر DNA به کمک سیستم های خودکار تولید مولکولهای DNA از کدهای دیجیتال و تکنیکهای پیشرفته‌ی تکثیر، به سادگی و تنها در عرض چند ساعت انجام   می شود.

ایرادات DNA

DNA نیز مشکلات خاص خود را دارد. این ماده برای ذخیره سازی بلندمدت اطلاعات بسیار مناسب است اما استفاده از آن برای داشتن آرشیوی تعاملی که دسترسی به آن به سرعت صورت گیرد، به هیچ وجه ایده ی خوبی نیست. ممکن است استفاده از این فناوری برای آرشیو کردن پیغامهای توئیتری بسیار مناسب باشد، اما این آرشیو فاقد قابلیت جستجو خواهد بود،چرا که فناوری های موجود برای جستجوی اطلاعات از داخلDNA برای کاربردهای امروزی بسیار کند و ناکارآمد است و از سویی دیگر خواندن اطلاعات داخل DNA ممکن است سلامت این ماده را به خطر بیاندازد. یقیناً این ماده قادر به ذخیره سازی حجم فوق العاده بالایی از اطلاعات درون خود است اما دسترسی به این اطلاعات کار ساده ای نخواهد بود.

علاوه بر این، مشکل دیگر، توانایی خود DNA در ذخیره سازی داده است. حجم غیر قابل تصوری از داده ی مرتبط با DNA در دنیای بیولوژی وجود دارد. افزون بر این، دانشمندان نیز با آنالیز و بررسی چنین داده هایی، روز به روز بر حجم آن می افزایند.

حتی یوتیوب (youtube) نیز در زمینه ی تولید داده، در مقابل شاخه‌های مختلف تحقیقاتی علمی حرفی برای گفتن ندارد. DNA نقشی کلیدی در زمینه‌ی زنده نگه داشتن دانش و تاریخ ما در طول ده ها، قرنها و هزاره‌ی پیش رو خواهد داشت، اما یقیناً به این زودی قادر به اجرای سیستم های عامل خود از حافظه های مبتنی بر DNA نخواهیم بود.

مرزهای جدید

احتمالاً در آینده ذخیره سازی اطلاعات به دو شاخه ی متفاوت تقسیم خواهد شد؛ 1) ذخیره سازی بلندمدت اطلاعات با امکان دسترسی نسبتاً پایین 2) ذخیره سازی کوتاه مدت با امکان جستجو و دسترسی ساده به اطلاعات.

نوع کوتاه مدت ذخیره سازی سرعت دسترسی بالایی را فراهم می کند اما دوام بسیار پایینی دارد. با این حال اعتماد ما به فناوری دیجیتال کنونی برای استفاده از آن جهت ذخیره سازی و انتقال دانش به نسل های آینده، بسیار دور از ذهن به نظر می رسد.

منبع:http://www.extremetech.com

کامران نوروزی

من کامران نوروزی هستم. یه کارشناس ارشد تجهیزات پزشکی کنجکاو و عاشق نویسندگی داستان من دقیقا از زمانی شروع شد که با دنیای تجارت الکترونیک آشنا شدم از اون موقع تا حالا سعی کردم بهترین تجربه خرید و مشاوره آنلاین تجهیزات پزشکی رو به کاربران هاسپکسا منتقل کنم. و این داستان همچنان ادامه داره ….