از آنجایی که سرعت ایجاد دادههای دیجیتال از توانایی ذخیره آنها پیشی گرفته است، دانشمندان به راهحلی که در خود طبیعت یافت میشود، روی آوردهاند: DNA. دانشمندان یک «نوار کاست DNA» آزمایشی را برای رسیدگی به بحران جهانی ذخیرهسازی دادهها توسعه دادهاند. راه حلی که شاید بهترین روش باشد.
این فناوری جدید از چگالی بالای DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) برای ذخیره مقادیر عظیمی از دادهها در قالبی کوچک و بادوام استفاده میکند. محققان دانشگاه علوم و فناوری جنوبی در چین در مقالهای که در تاریخ 10 سپتامبر منتشر شد، نوشتند: “نوار کاست DNA راهکاری برای ذخیرهسازی سریع، فشرده و بزرگ دادههای سرد یا گرم مبتنی بر DNA ارائه میدهد.”
ذخیرهسازی دادهها در DNA
جهان در حال غرق شدن در دادهها است. هر کلیک، هر عکس، هر ویدیو سونامی بیپایانی از اطلاعات ایجاد میکند. راهحلهای ذخیرهسازی فعلی میتوانند به زودی به محدودیتهای خود برسند. هارد دیسکها حجیم هستند، مقادیر زیادی انرژی مصرف میکنند و با گذشت زمان تخریب میشوند.
به همین دلیل است که متخصصان، DNA را به عنوان یک راهحل ذخیرهسازی داده برای ذخیره حجم عظیمی از اطلاعات در قالبی کوچک که میتواند هزاران سال دوام بیاورد، بررسی کردهاند. این رویکرد، جایگزین بالقوهای برای سرورها و هارد دیسکهای استاندارد ارائه میدهد.
به عنوان مثال، گفته میشود که DNA یک سلول انسانی، ظرفیت ذخیرهسازی نظری ۳.۲ گیگابایت، معادل ۶۰۰۰ کتاب، ۱۰۰۰ آهنگ یا دو فیلم، را در خود جای میدهد.
مطالعات مختلف قبلی، DNA را به عنوان یک رسانه ذخیرهسازی بالقوه بررسی کردهاند. با این حال، چالش این بوده است که چگونه آن را به یک سیستم عملی و قابل دسترس تبدیل کنیم.
مطالعه جدید، راهحلی را ارائه میدهد که ایدهای نوستالژیک از دهههای ۸۰ و ۹۰ میلادی را به عاریت میگیرد: یک نوار کاست DNA که دادهها را درست مانند نوارهای صوتی قدیمی که موسیقی را ذخیره میکردند، ذخیره میکند.
یک نوار فیزیکی از مخلوط پلیاستر و نایلون ساخته شد. پس از آن، الگوهای بارکد روی سطح آن چاپ شدند و میلیونها بخش کوچک و قابل آدرسدهی – مانند پوشههای جداگانه در رایانه شما – ایجاد کردند. این طراحی نوآورانه میتواند به شما امکان دهد دادههای دقیقی را که نیاز دارید، به سرعت پیدا کنید.
دادههای دیجیتال به یک توالی DNA (با استفاده از بازهای A، C، G و T به عنوان کد) ترجمه شده و سپس روی نوار ذخیره میشوند. کد DNA بسیار شبیه کد دودویی کامپیوتر عمل میکند.
علاوه بر این، یک لایه کریستالی محافظ سپس روی نوار اعمال میشود تا از تخریب DNA جلوگیری شود. این امر تضمین میکند که ذخیرهسازی DNA میتواند صدها یا حتی هزاران سال بدون برق دوام بیاورد.
عملکرد سیستم در این نوار کاست
این تیم با موفقیت توانایی سیستم را در ذخیره و بازیابی سریع یک تصویر دیجیتال نشان داد و عملکرد آن را برای ذخیرهسازی سریع و در مقیاس بزرگ دادهها اثبات کرد.
در مقاله تحقیقاتی، آنها “عملکرد آن را با قرار دادن تصادفی تصاویر ناقص در پارتیشن دادهها تأیید کردند و یک عملیات حلقه بسته کاملاً خودکار شامل آدرسدهی، بازیابی، حذف، قرار دادن فایل بعدی و بازیابی مجدد فایل را نشان دادند که همگی در عرض ۵۰ دقیقه انجام میشوند”
PopSci گزارش داد که یک نوار کاست DNA به طول ۳۲۸ فوت ممکن است بیش از ۳ میلیارد آهنگ را در خود جای دهد، ظرفیتی بسیار فراتر از نوار کاست سنتی.
علاوه بر این، انتظار میرود دستگاه نمونه اولیه «۳۶ پتابایت» داده داشته باشد که معادل ذخیرهسازی «۳۶۰۰۰ هارد دیسک» است. در صورت موفقیت، فناوری کاست DNA میتواند با ارائه روشی کارآمدتر و پایدارتر برای ذخیره مقادیر زیادی از دادهها بدون انرژی زیاد، یک راهحل مقیاسپذیر برای مراکز داده فراهم کند.