Ανακάλυψη-ορόσημο φέρνει πιο κοντά τη χρήση DNA για αποθήκευση δεδομένων

Σε καθημερινή βάση, ως ανθρώπινο είδος παράγουμε κατά μέσο όρο περίπου 2.5 εκατομμύρια gigabytes δεδομένων. Σα να μην έφτανε αυτό, ο ρυθμός παραγωγής δεδομένων παγκοσμίως αυξάνεται με εκθετικό ρυθμό. Κάπως έτσι προκύπτει ένα πολύ σοβαρό πρόβλημα, αφού προβλέπεται πως ο ρυθμός που παράγουμε νέα δεδομένα θα ξεπεράσει τις ικανότητές μας να τα αποθηκεύσουμε μέχρι το 2040.

Αυτό έχει στρέψει τους επιστήμονες και τους ερευνητές στην αναζήτηση νέων και αποτελεσματικότερων μεθόδων αποθήκευσης και όπως φαίνεται η απάντηση κρύβεται στο DNA, το μόριο που στεγάζει το γενετικό υλικό όλων των ζωντανών οργανισμών.

Φυσικά, στην κούρσα αυτή τρέχουν όλοι οι μεγάλοι τεχνολογικοί κολοσσοί, για τους οποίους τα δεδομένα των χρηστών είναι ζωτική υπόθεση και η Microsoft φαίνεται πως βρίσκεται πιο κοντά στη λύση. Αναλυτικότερα, το Microsoft Research τμήμα βρήκε έναν τρόπο για την γρηγορότερη ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων σε DNA μορφή, σε μια ανακάλυψη που χαρακτηρίζεται ως ορόσημο.

Περνώντας σε λεπτομέρειες, η ομάδα συνεργάστηκε με το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και το Molecular Information Laboratory (MISL), δημοσιεύοντας την ανακάλυψή της στο Science Advances για το πρώτο nanoscale DNA storage writer του κόσμου. Συγκεκριμένα, οι Bichlien Nguyen and Karin Strauss της Microsoft ανακάλυψαν έναν καινούργιο τρόπο εγγραφής συνθετικού DNA, κάνοντας χρήση ενός chip. Ο τρόπος αυτός είναι 1000 φορές γρηγορότερος από κάθε άλλη γνωστή μέχρι τώρα μέθοδο, επιτρέποντας μάλιστα πολύ υψηλότερες ταχύτητες εγγραφής και μειώνοντας συγχρόνως σημαντικά το κόστος.

Αυτό που καθιστά την ανακάλυψη ιδιαίτερα σημαντική είναι ότι αποτελεί την πρώτη ένδειξη για την επίτευξη των ελάχιστων ταχυτήτων εγγραφής που απαιτούνται για την αποθήκευση σε DNA.

Μιλώντας στο TechRadar Pro, ένας αντιπρόσωπος της Microsoft δήλωσε:

Είναι ακόμη νωρίς για αυτήν την έρευνα και ενώ μας ενθαρρύνουν τα πρώτα ευρήματά μας, δεν έχουμε τίποτα επιπλέον να μοιραστούμε σχετικά με τα μελλοντικά μας σχέδια.

Για να προσθέσω, όμως, περισσότερα όσον αφορά την ίδια την έρευνα, το chip σύνθεσης DNA είναι η απόδειξη μιας θεωρητικής ιδέα που έδειξε ότι ο σχεδιασμός μια διάταξης ηλεκτροδίων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μαζικών παράλληλων μοναδικών DNA ακολουθιών, για την αποθήκευση δεδομένων.

Για ποιο λόγο πιστεύουμε ότι το DNA είναι το μέσο αποθήκευσης του μέλλοντος;

Αν θυμάστε το σχετικό κεφάλαιο του βιβλίου βιολογίας που πέρασε από τα χέρια όλων μας στο σχολείο, το DNA  έχει τη μορφή μιας διπλής έλικας και φιλοξενεί το γενετικό μας υλικό χρησιμοποιώντας τέσσερις αζωτούχες βάσεις, τις: κυτοσίνη C, γουανίνη G, θυμίνη T και αδενίνη A.

Στην αντίπερα όχθη, οι υπολογιστές μας κάνουν χρήση του διάδικου συστήματος και έτσι όλα τα δεδομένα αποθηκεύονται σε σειρές από 0 και 1.

Όπως προκύπτει, το DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αποθήκευση, αν γίνει η μετατροπή αυτών των 0 και 1 στα αντίστοιχα τέσσερα γράμματά του DNA. Αυτό που εντυπωσιάζει είναι η πυκνότητα που μπορεί να επιτευχθεί.

Συγκεκριμένα, εκτιμάται πως Zettabytes δεδομένων (ναι, αυτά μετά τα Terabytes, μετά τα Petabytes και μετά τα Exabytes) θα μπορούσαν να αποθηκευτούν σε μια περιοχή τόσο μικρή όσο ένα ψυγείο! Για παράδειγμα, μερικοί επιστήμονες εκτιμούν πως όλες οι ταινίες όλων των εποχών που έχουν κυκλοφορήσει ποτέ θα χρειαζόντουσαν για την αποθήκευσή τους τόσο χώρο όσο ένας κύβος ζάχαρης.

Συγχρόνως, τα μέσα αποθήκευσης από DNA πιστεύεται πως θα παραμένουν αναλλοίωτα στο χρόνο για πολλά-πολλά χρόνια περισσότερα, την ώρα που η αποθήκευση σε tape ή σε HDDs/SSDs μπορεί να οδηγήσει σε απώλειες σε λιγότερο από 30 χρόνια.

Βέβαια, όπως επισημαίνει και η Microsoft, η τεχνολογία αυτή φαίνεται πως απέχει αρκετά ακόμη. Επομένως, δεν έφτασε η μέρα που θα πετάξουμε ξαφνικά τους σκληρούς μας δίσκους για κάποιο DNA μέσο αποθήκευσης, αλλά σίγουρα τέτοιες ανακαλύψεις μας φέρνουν πιο κοντά από ποτέ.