واحد خبر mobile.ir : ابزارهای مغناطیسی ذخیره‌سازی اطلاعات که امروزه در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند از قدمتی طولانی برخوردارند اما جایگاه بالایی را از لحاظ دوام و استحکام به‌خود اختصاص نمی‌دهند. حالا محققان از به‌کارگیری روش تازه‌ای برای یکی از پیشروترین روش‌های ذخیره اطلاعات یعنی ذخیره‌سازی DNA سخن می‌گویند که می‌تواند آینده این صنعت را متحول سازد؛ ذخیره اطلاعات به‌شکل مولکول‌های DNA ضمن ارائه حجم بسیار کوچک‌تر در زمینه عمر طولانی نیز بی‌رقیب به‌نظر می‌رسد این دستاورد جدید امکان آرشیو کردن حجم وسیعی از اطلاعات در یک مولکول کوچک را ارائه می‌دهد که دوامی هزاران ساله خواهند داشت!

نیکولاس گایس (Nicholas Guise)، دانشمند ارشد پژوهشی در انستیتو تحقیقاتی جورجیا تک (GTRI) آمریکا در گفت‌وگو با BBC از تراکم نزدیک به 100 برابری فناوری جدید نسبت به نمونه‌های تجاری فعلی خبر داده و افزود:‌ «هنگامی که ما تمامی [قطعات] الکترونیکی کنترلی را [به این فناوری] اضافه کنیم - که کاری‌ست که ما در برنامه سال آینده انجام می‌دهیم – ما انتظاری چیزی نزدیک به 100 برابر بهبود نسبت به فناوری‌های فعلی ذخیره‌سازی اطلاعات DNA داریم.»

این فناوری با رشد رشته‌های منحصر به فرد DNA در یک واحد ساختاری (بیلدینگ بلاک) صورت می‌پذیرد که bases نامیده می‌شوند و در آن از چهار واحد شیمیایی مجزا که مولکول DNA را تشکیل می‌دهند، استفاده شده است. این واحدهای شیمیایی شامل ادنین (adenine)، سایتوسین (cytosine)، گوانین (guanine) و تایمین (thymine) می‌شوند. از این مجموعه درست همانند شیوه‌های معمول ذخیره‌سازی بر مبنای صفر و یک استفاده می‌شود جایی‌که مقدار صفر می‌تواند با واحدهای شیمیانی ادنین و سایتوسین تعیین شود و گوانین و تایمین نیز مقدار یک را مشخص می‌کنند. بدین‌ترتیب برای مشخص کردن یک 1 و یک 0 تنها به دو واحد از چهار واحد فوق نیاز خواهد بود.

برای فهم بهتر میزان کارایی این روش ذخیره‌سازی ذکر تنها یک مثال جالب‌توجه، کافی به‌نظر می‌رسد؛ جایی‌که به‌گفته دانشمندان شاید روزی بتوان تمامی اطلاعات حاضر در اینترنت را در حجمی به اندازه یک جعبه کفش جای داد! بدین‌ترتیب با توجه به میزان کوچکی و قابلیت اطمینان این روش، میزان توجه به این فناوری تا اندازه‌ای‌ست که می‌توان آن را نسل بعدی ابزارهای ذخیره‌سازی نامید که قابلیت نگه‌داری نامحدود دارد.

ساختارهای به‌کار گرفته شده برای رشد DNA در این روش microwell خوانده می‌شوند که ضخامتی تنها نزدیک به چند صد نانومتر یعنی چیزی کمتر از ضخامت یک ورقه کاغذ دارند. نمونه اولیه میکروچیپ فعلی ساخته شده مربعی با اضلاع نزدیک به 2.5 سانتی‌متر (1 اینچ) است که در آن با به‌کارگیری چندین microwell امکان شکل‌گیری چندین رشته DNA به‌صورت موازی فراهم می‌شود و بدین‌ترتیب در یک فضای کوچک‌تر، DNAهای بیشتری را می‌توان شکل داد. باتوجه به پروتوتایپ (نمونه اولیه) بودن این محصول، هنوز تمامی microwellهای آن فعال نیست و این به آن معناست که مجموع کل دیتای DNA قابل نوشتن روی این چیپ خاص در حال حاضر کم‌تر از آن چیزی‌ست که کمپانی‌های دیگر روی چیپ‌های تجاری ارائه می‌کنند.

البته به‌گفته نیکولاس گایس پس از تکمیل این پروژه، شرایط تغییر کرده و در حالی‌که رکورد فعلی ذخیره دیتای دیجیتال DNA نزدیک به 200 مگابایت بوده و اجرای تک سنتز آن نزدیک به 24 ساعت به‌طول می‌انجامد، این فناوری جدید در همان زمان می‌تواند 100 برابر دیتای DNA جدیدی رو ذخیره کند. نگفته پیداست که هزینه بالای ذخیره‌سازی DNA، بزرگ‌ترین مانع پیش‌روی این تکنولوژی برای تولید در مقیاس بالاست اما به‌گفته تیم GTRI، فناوری تازه در این زمینه به کاهش قیمت نیز کمک فراوانی خواهد کرد. این تیم بدین منظور با دو کمپانی بیوتکنولوژی مستقر در کالیفرنیا به نام‌های Twist Bioscience و Roswell Biotechnologies برای یک نمایش تجاری قابل اتکا از این فناوری وارد مذاکره شده‌ است.

قیمت، تنها یکی از محدودیت‌های پیش ‌روی فناوری ذخیره‌سازی اطلاعات بر پایه DNA است و مشکل شاید بزرگ‌تر این تکنولوژی را باید در سرعت آن جست‌وجو کرد؛ جایی‌که برخلاف ذخیره‌سازهای فوق پر سرعت مورد استفاده در سرورها، ذخیره‌سازهای DNA به زمان زیادی برای دریافت اطلاعات احتیاج دارند و بدین‌ترتیب کاربرد اصلی این فناوری (حداقل در حال حاضر) برای ذخیره اطلاعاتی خواهد بود که باید برای زمانی طولانی ذخیره شوند اما نیازی به دسترسی دائم و مداوم به آن‌ها وجود ندارد. این نوع از اطلاعات در حال حاضر روی نوارهای معناطیسی (magnetic tapes) ذخیره می‌شوند اما باید تقریبا هر 10 سال یک بار جایگزین شوند. با DNA اما به‌شرط پایین نگه داشتن دما به اندازه کافی، دیتای ذخیره شده برای هزاران سال سالم و دست‌نخورده باقی می‌ماند و بدین‌ترتیب هزینه نگه‌داری از آن‌ها به‌گفته نیکولاس گایس به نزدیک به صفر می‌رسد.

هزینه اصلی در این حالت به زمان نوشتن اطلاعات بر پایه DNA و سپس خواندن آن‌ها تعلق دارد و در صورت مقایسه این هزینه با هزینه نوشته دیتا به‌صورت مغناظیسی و سپس نگه‌داری آن‌ها برای طولانی مدت، ارزش این روش بیش از پیش نمایان می‌شود.

دیگر نکته منفی در این روش به نرخ بیش‌تر خطاها و ارورها تعلق دارد که در این زمینه نیز محققان GTRI در همکاری با دانشگاه واشینگتن در پی یافتن راهی برای تشخیص و برطرف ساختن این خطاها برآمده‌اند.

در همین رابطه، شرکت مایکروسافت یکی از کمپانی‌های پیشرو در زمینه ذخیره‌سازی DNA در همکاری با لابراتوار سیستم‌های اطلاعاتی مولکولی دانشگاه واشینگتن (MISL) در یک تحقیق جدید از اولین رایتر حافظه DNA در مقیاس نانو خبر داده که به‌گفته تیم تحقیقاتی امکان رایت DNA با تراکم 25 ضرب‌ در 10 به توان 6 توالی را در هر سانتی‌متر مربع دارد که این سه برابر بیشتر از گذشته است. چیزی‌که این دستاورد را برجسته‌تر از همیشه می‌کند آن است که حداقل سرعت نوشتن در آن برای اولین بار به سرعت مورد نیاز برای ذخیره‌سازی DNA رسیده است. مطرح شدن نام مایکروسافت در این صنعت را باید به‌فال نیک گرفت چرا که این شرکت یکی از بازیگران اصلی دنیای ذخیره‌سازی ابری بوده و تلاش آن برای به‌کارگیری فناوری ذخیره‌سازی بر پایه DNA با وجود ماهیت آن در کسب برتری نسبت به رقبا، عملا به پیشبرد هرچه بیشتر این تکنولوژی کمک فراوانی خواهد کرد.