ذخيره‌سازي اطلاعات در DNA، روش آينده ذخيره اطلاعات

براساس گزارش شركت نرم‌افزاري دمو، در سال ۲۰۱۸ در هر دقيقه، گوگل تعداد ۳/۸۸ ميليون جست‌وجو را اجرا كرد، مردم ۴/۳۳ ميليون ويدئو را از يوتيوب تماشا كردند، ۱۵۹٬۳۶۲٬۷۶۰ رايانامه، ۴۷۳ هزار توئيت و ۴۹ هزار تصوير نيز روي اينستاگرام پست شد. طبق برآوردها تا سال ۲۰۲۰، با فرض اينكه جمعيت جهان ۷/۸ ميليارد نفر باشد، حدود ۱/۷ مگابايت داده در هر ثانيه به ازاي هر فرد توليد خواهد شد كه معادل حدود ۴۱۸ زتابايت در يك سال است (۴۱۸ ميليارد هارد با ارزش اطلاعاتي يك ترابايت).

سيستم‌هاي مغناطيسي يا نوري ذخيره‌ي اطلاعات كه در حال حاضر اين حجم از اطلاعات صفر و يك را نگه‌داري مي‌كنند، معمولا بيش از يك قرن دوام ندارند. علاوه‌بر‌اين، عمليات اجرايي مركز داده‌ها انرژي بسيار زيادي مصرف مي‌كند. به‌طور خلاصه مي‌توان گفت ما در آستانه‌ي يك اشكال جدي ذخيره‌ي اطلاعات قرار داريم كه با گذشت زمان بدتر مي‌شود.

بااين‌حال، پژوهشگران روش ديگري براي ذخيره‌سازي اطلاعات توسعه مي‌دهند كه ذخيره‌سازي بر پايه‌ي DNA است. مولكول DNA كه از زنجيره‌هاي طويل نوكلئوتيدهاي آدنين، تيمين، سيتوزين و گوانين تشكيل شده است، ماده‌ي ذخيره‌كننده اطلاعات حيات محسوب مي‌شود. داده‌ها مي‌توانند در توالي اين حروف ذخيره شوند و DNA را به شكل جديدي از فناوري اطلاعات تبديل كنند. اطلاعات موجود روي رشته‌ي DNA به‌طور معمول تعيين توالي (خواندن) و سنتز (نوشتن) مي‌شود و به‌دقت و به‌آساني قابل نسخه‌برداري است. همچنين، اين مولكول بسيار پايدار است؛ كل ژنوم اسب فسيل‌شده‌اي كه بيش از ۵۰۰ هزار سال پيش زنده بوده، تعيين توالي شده است.

علاوه‌براين، ذخيره‌ي اطلاعات به انرژي چنداني نياز ندارد. با همه‌ي اين مزايا، ظرفيت ذخيره آن، بيش از همه‌ي نكات ديگر مي‌درخشد. DNA مي‌تواند به‌طور دقيق مقادير عظيمي از اطلاعات را در تراكمي بيش از دستگاه‌هاي الكترونيكي ذخيره كند. براي مثال باكتري ساده‌ي اشرشياكلي را درانديشه متخصصين بگيريد كه داراي تراكم ذخيره‌سازي ۱۰۱۹ بايت در هر سانتي‌متر مكعب است (براساس محاسباتي كه در مقاله‌ي جورج چارچ در مجله‌ي Nature Materials منتشر شده است)؛ در چنين تراكمي، ذخيره‌ي يك سال اطلاعات جهان، به مكعبي به ضلع يك متر از DNA نياز خواهد داشت.

ايده‌ي ذخيره‌سازي اطلاعات روي DNA تنها يك موضوع انديشه متخصصيني نيست. در سال ۲۰۱۷، گروه چارچ در دانشگاه هاروارد از فناوري ويرايش DNA كريسپر براي ثبت تصاوير دست يك انسان درون ژنوم اشرشياكلي استفاده كردند كه با دقتي بيش از ۹۰ درصد خوانده شد. پژوهشگران دانشگاه واشنگتن و مؤسسه‌ي پژوهشي مايكروسافت نيز يك سيستم كاملا خودكار براي نوشتن، ذخيره كردن و خواندن داده‌هاي كدگذاري‌شده در DNA توسعه داده‌اند. تعدادي از شركت‌ها از جمله مايكروسافت و توئيست بيوساينس نيز در حال كار روي فناوري پيشرفته‌ي ذخيره‌ي DNA هستند. DNA درحال حاضر به‌وسيله‌ي پژوهشگراني كه با حجم عظيمي از اطلاعات سروكار دارند، به‌عنوان روش جديدي از مديريت اطلاعات استفاده مي‌شود.

از چالش‌هاي رواج روش ذخيره‌سازي اطلاعات در DNA، مباحثه هزينه‌ها و سرعت خواندن و نوشتن DNA مطرح مي‌شود كه اگر قرار است اين روش با ذخيره‌سازي الكترونيك رقابت كند، بايد كاهش بيشتري  پيدا كند. حتي اگر DNA تبديل به ماده‌ي ذخيره‌سازي جهاني نشود، اين روش قطعا براي توليد اطلاعات در مقياس‌هايي كاملا جديد و نگه‌داري انواع خاصي از اطلاعات براي مدت‌هاي زماني طولاني استفاده خواهد شد.