کشف راهکاری نوین برای بحران نگهداری داده‌ها با ذخیره‌سازی دیجیتال در DNA

01

از 04

DNA؛ حافظه مولکولی با ظرفیت حیرت‌آور

DNA به‌ دلیل ساختار مولکولی‌ خود، قابلیت ذخیره‌سازی بسیار بالا و دوام هزاران ساله دارد. یک گرم DNA می‌تواند ترلیون‌ها گیگابایت داده را نگه دارد.

داده‌ها در ذخیره‌سازی دیجیتال با DNA، به دنباله‌هایی از چهار نوکلئوتید اصلی (A، T، C، G) تبدیل می‌شوند. الگوریتم‌های رمزگذاری خطاپذیر از بروز اشتباه جلوگیری می‌کنند. سپس این دنباله‌ها به‌ صورت مصنوعی ساخته می‌شوند و در مرحله خوانش (sequencing) برای بازیابی اطلاعات مورد تحلیل قرار می‌گیرند.

02

از 04

مزایا و معایب DNA برای ذخیره‌سازی داده‌ها

مزایا

• تراکم ذخیره‌سازی بالا: مقدار خیلی زیاد داده در حجم کم ذخیره می‌شوند.
• پایداری و دوام طولانی: در شرایط مناسب می‌تواند هزاران سال باقی بماند.
• مصرف انرژی پایین برای نگهداری: نیاز به برق مداوم مثل سرورهای معمولی ندارد.

معایب

• تولید DNA سفارشی گران است.
• سرعت پایینی در خواندن و نوشتن نسبت به روش‌های دیجیتال فعلی دارد.
• روش‌های کنونی تولید DNA با حلال‌های سمی همراه‌ هستند که برای تولید بزرگ‌مقیاس یک معضل‌ به حساب می‌آیند.

03

از 04

پیشرفت‌های فنی و آینده

محققان در حال رفع موانعی هستند که تاکنون مانع استفاده گسترده از DNA برای ذخیره‌سازی داده‌ها بوده‌اند.

برخی از این پیشرفت‌ها شامل موارد زیر است:

• استفاده از روش‌های آنزیمی برای ساخت DNA به‌جای روش‌های شیمیایی که برای محیط‌ زیست مضر هستند.
• طراحی الگوریتم‌هایی که حتی در صورت بروز خطا، اطلاعات را دقیق‌تر رمزگذاری و ذخیره می‌کنند.
• سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی DNA برای مدیریت حجم بالای داده‌ها افزایش می‌یابد.

با وجود این پیشرفت‌ها، هنوز نمی‌توان از DNA به‌ عنوان جایگزینی برای حافظه‌های روزمره مثل SSD یا فضای ابری استفاده کرد. اما در زمینه آرشیوهای بلندمدت، که داده‌ها به‌ ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند، این فناوری به‌زودی می‌تواند کاربردی شود.

04

از 04

اهمیت جهانی ذخیره‌سازی داده‌ها در DNA

• مؤسسات بایگانی ملی، کتابخانه‌ها، موزه‌ها، مراکز تحقیقاتی و سازمان‌های دولتی می‌توانند از این فناوری بهره‌ ببرند تا داده‌های تاریخی و علمی را برای قرن‌ها نگهداری کنند.
• کاهش مصرف انرژی و هزینه نگهداری داده‌ها در بلندمدت اهمیت خاصی در کشورهایی دارد که منابع انرژی و مالی محدودتری دارند.

نکته کلیدی این است که توجه به روش‌های سازگار با محیط زیست در تولید و پردازش DNA حیاتی است تا مزایای محیط‌ زیستی این فناوری حفظ شود.