امكان ساخت هارد ديسك هاي بسيار بهينه تر با استفاده از مولكول DNA

جامعه‌ي اطلاعات‌محور با فعاليت زياد فكري خود در حال به وجود آوردن حجم بسيار عظيمي از اطلاعات است؛ اطلاعاتي كه ديگر امكان مديريت و بهره‌برداري از آن‌ها با استفاده از روش‌هاي سنتي و متداول ذخيره‌ي اطلاعات وجود ندارد. از اين‌رو دانشمندان به دنبال راه حلي براي اشكال اخير در هارد ديسك موجود در جهان طبيعت هستند؛ منظورمان از اين هارد ديسك طبيعي در واقع همان مولكول DNA است. دو نفر از محققان دانشگاه كلمبيا و مركز ژنوم نيويورك به‌تازگي يك سيستم عامل كامل كامپيوتري، يك فيلم قديمي، كارت هديه‌ي آمازون و چند مورد از فايل‌هاي ديگر را روي رشته‌هاي DNA «نوشته‌اند» و با توجه به نتايج مطالعه‌اي كه در آخرين نسخه از مجله‌ي ساينس منتشر شد، اين دو پژوهشگر موفق شده‌اند آن‌ها را بدون از دست رفتن اطلاعات، بازيابي كنند.

چندين مزيت در استفاده از DNA به‌جاي روش‌هاي متداول وجود دارد. مورد نخست اين است كه مولكول DNA بسيار كوچك‌تر از واسط‌هاي متداول به‌كاررفته در اين زمينه است؛ به‌طوري‌كه يك گرم از آن مي‌تواند داده‌هايي به مقدار ۲۱۵ هزار برابر يك هارد ديسك يك ترابايتي ذخيره كند. از سوي ديگر اين حافظه‌ها فوق‌العاده بادوام هستند. دانشمندان براي مثال از DNA-هايي با قدمت هزاران سال به‌منظور احياي مجدد ماموت‌هاي پشمالوي منقرض‌شده هم استفاده كرده‌اند. اما تا به امروز، آن‌ها توانسته‌ بودند تنها كسري از ظرفيت ذخيره‌سازي آن را استفاده كنند. نويسندگان مقاله‌ي مرتبط با اين پژوهش، يانيف ارليك و دينا زيلينسكي موفق شدند حداكثر مقدار تئوري از اطلاعات را در نوكلئوتيد موجود در DNA با استفاده از روش جديدي به كار بگيرند. اين روش جديد با الهام از چگونگي استريم فيلم‌ها در سراسر شبكه‌ي اينترنت ايجاد شده است. ارليك در مصاحبه‌ي خود با پايگاه ResearchGate در اين باره توضيح داد:

ما بيت‌هاي فايل‌ را به نوكلئوتيد موجود در DNA بازنمايي كرديم و در ادامه اين نوكلئوتيدها را سنتز و مولكول‌ها را در يك لوله‌ي آزمايش ذخيره كرديم. ما براي بازيابي اطلاعات، مولكول‌ها را ترتيب‌بندي كرديم. اين مرحله يكي از مراحل اساسي است. به‌منظور بسته‌بندي اطلاعات، ما از يك استراتژي به نام چشمه‌ي دي‌ان‌اي (DNA Fountain) استفاده كرديم كه براي كاركرد خود از مفاهيم رياضي انديشه متخصصينيه‌ي كدگذاري استفاده مي‌كند. همين استراتژي به ما اجازه‌ي دستيابي به بسته‌بندي مطلوب داد؛ دستيابي به بسته‌بندي مطلوب يكي از چالش‌برانگيزترين جنبه‌هاي پيش روي ما در اين مطالعه بود.

هنگامي كه يك سرويس استريم الكترونيك مانند نتفليكس اطلاعات را ارسال مي‌كند، براي كاركرد خود از كدهاي چشمه‌اي استفاده مي‌كند كه اين كدها داده‌ها را به بسته‌هاي كوچك پارتيشن‌بندي مي‌كنند. حتي اگر چند بسته‌ي معدود از داده‌ها در طي اين روند از دست بروند، نتفليكس كماكان مي‌تواند كل جريان را بازسازي كند. DNA نيز داراي يك اشكال مشابه در اين زمينه است؛ دانشمندان مولكول DNA را تنها مي‌توانند در دسته‌هاي كوچك دسته‌بندي و ترتيب‌بندي كنند. چنين اتفاقي به اين معني است كه بايد مقادير زيادي از داده‌ها به بخش‌هايي كوچك‌تري شكسته شوند و اين امكان وجود دارد كه بيت‌هاي آن‌ها در طي فرايند از دست بروند. ايراد ديگر DNA چيست؟ بايد اشاره كنيم كه اين مولكول پس از ترتيب‌بندي ، تجزيه مي‌شود؛ به اين معني كه با خوانده‌ شدن هر چه بيشتر، اطلاعات بيشتري از آن از دست مي‌رود. نكته‌ي اميدواركننده در اينجا، اين است كه مولكول DNA به‌سادگي قابل بازگرداني است.

شركت‌هايي مانند مايكروسافت در حال حاضر به DNA به‌عنوان يك گزينه براي ذخيره‌سازي اطلاعات نگاه مي‌كنند، با اين حال بر پايه‌ي برآوردي كه ارليك در ذهن خود دارد، احتمالا بيش از يك دهه طول خواهد كشيد كه اين روش به‌طور گسترده قابليت استفاده داشته باشد. وي در اين باره توضيح مي‌دهد:

ما هنوز در ابتداي راه هستيم؛ اما رسانه‌هاي مغناطيسي هم كه امروزه به‌وفور استفاده مي‌شوند، در سال‌هاي قبل از ارائه‌، چندين سال صرف تحقيق و توسعه‌شان شده بود.