محققان دانشگاه تیانجین چین موفق به ذخیره داده‌های MRI مغز در DNA، به عنوان یک راه‌حل پایدار و متراکم برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌های حجیم شده‌اند.
به گزارش تکناک، اسکن‌های MRI مغز اطلاعات ارزشمندی درباره بدن ما ارائه می‌دهند. با وجود این، حجم زیاد داده‌های تولیدشده چالشی بزرگ برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت ایجاد می‌کند.
تیم پژوهشی با توسعه کد “DNA Palette” توانسته‌اند 11.28 مگابایت از داده‌های MRI را به 250,000 توالی DNA رمزگذاری کنند و بدون از دست دادن اطلاعات آنها را بازیابی نمایند. این پیشرفت می‌تواند انقلابی در ذخیره‌سازی داده‌های پزشکی ایجاد کند.
در سال‌های اخیر، DNA به عنوان وسیله‌ای برای حفظ اطلاعات دیجیتال برای نسل‌های آینده مورد توجه قرار گرفته است. تیم تحقیقاتی چینی می‌گوید که DNA به دلیل پایداری و تراکم بالای خود، می‌تواند گزینه‌ای ایدئال برای ذخیره‌سازی داده‌های MRI باشد.
محققان در مقاله خود نوشتند که نگهداری طولانی‌مدت حجم زیادی از داده‌های سرد که به ندرت قابل دسترسی هستند، چالش‌هایی برای ذخیره‌سازی ایجاد می‌کند. DNA به دلیل پایداری فیزیکی ذاتی و تراکم ذخیره‌سازی قابل توجه، به عنوان یک راه‌حل امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شود.
فهرست مطالب
اهمیت ذخیره اسکن‌های MRI مغز
اسکن‌های MRI مغز در عمل پزشکی ضروری هستند و به عنوان ابزاری حیاتی برای تشخیص بیماری‌ها، برنامه‌ریزی جراحی‌ها و ارزیابی نتایج درمانی عمل می‌کنند.
ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها به ویژه برای بیماری‌هایی مانند: پارکینسون، صرع و اختلالات نورژنتیکی بسیار مهم است. این بیماری‌ها اغلب نیاز به نظارت مادام‌العمر دارند که نیازمند جمع‌آوری و تحلیل حجم زیادی از داده‌ها می‌باشد.
رسانه‌های ذخیره‌سازی سنتی مانند: هارد دیسک‌ها و ذخیره‌سازی ابری، برای برآورده کردن نیازهای ذخیره‌سازی و مدیریت چنین مجموعه‌های داده‌ای بزرگ در طولانی‌مدت با مشکل مواجه هستند.
مفهوم کدگذاری داده‌های دیجیتال در الگوهای بازهای DNA دهه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. اطلاعات دیجیتال در الگوهای آدنین‌ها، تیمین‌ها، سیتوزین‌ها و گوانین‌ها در DNA مصنوعی ذخیره خواهند شد.
این روش جایگزینی فشرده‌تر و بادوام‌تر نسبت به کد باینری مورد استفاده در محاسبات سنتی ارائه می‌دهد.
اکنون محققان یک طرح کدگذاری جدید به نام پالت DNA معرفی کرده‌اند. این طرح به طور خاص برای پاسخگویی به ویژگی‌های منحصربه‌فرد داده‌های MRI طراحی شده است.
این طرح امکان کدگذاری و رمزگشایی موفقیت‌آمیز داده‌های MRI را فراهم می‌کند و اجازه می‌دهد تا به فرمت DNA تبدیل شوند. این موضوع عملکرد و کارایی بهینه در ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات MRI را تضمین می‌کند.
روش جدید امکان کدگذاری موفقیت‌آمیز داده‌های MRI مغز به DNA را فراهم می‌آورد و به دنبال آن، رمزگشایی بدون از دست دادن داده‌ها و بازسازی سه‌بعدی داده‌های تصویری، راه را برای فناوری‌های پیشرفته ذخیره‌سازی داده‌های پزشکی هموار می‌کند.
ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده‌ها در توالی‌های DNA
جالب است که تیم تحقیقاتی موفق شد 11.28 مگابایت از داده‌های MRI مغز را به حدود 250,000 توالی DNA کدگذاری کند. این به معنای تراکم داده‌ای معادل 2.39 بیت در هر باز است.
الیگوهای کدگذاری شده، که همان توالی‌های DNA حاوی داده‌های MRI هستند، به صورت پودر خشک ذخیره می‌شوند. وزن این الیگوها تنها 3 میکروگرم است که بسیار کوچک می‌باشد. این نشان می‌دهد که حجم زیادی از داده‌ها می‌تواند در فضای بسیار کوچکی ذخیره شود.
این روش می‌تواند بیش از 300 بار خواندن را تحت استانداردهای فنی فعلی پشتیبانی کند.
کد پالت DNA از ترکیبات نامرتب الیگوهای بدون شاخص برای نمایش اطلاعات باینری استفاده می‌کند. این روش می‌تواند به تراکم اطلاعات خالص بالا در کدگذاری و رمزگشایی بدون از دست دادن داده‌ها با پوشش توالی‌خوانی کم دست یابد.
بر اساس بیانیه مطبوعاتی محققان، این پیشرفت نشان‌دهنده پتانسیل DNA به عنوان یک راه‌حل ذخیره‌سازی پایدار، کارآمد و قابل اعتماد برای اطلاعات پزشکی است.
مرکز علوم پیشرو برای زیست‌شناسی مصنوعی در دانشگاه تیانجین با بیمارستان هوانهو تیانجین در این توسعه همکاری کرده است.
یافته‌ها در مجله National Science Review منتشر شده‌اند.
