محققان دریافتند

رشته‌های DNA حافظه‌های قدرتمند آینده خواهند شد

گروهی از محققان با مطالعه و بررسی رمزگذاری‌های DNA موفق به ساخت DNA‌های کامپیوتری شدند که اطلاعات زیادی را در خود ذخیره می‌کند.

کد خبر: ۸۶۲۲۳۹

جمعه - ۲۷ تير ۱۳۹۹ / July 17, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، گروهی از محققان تکنیک جدیدی برای ذخیره اطلاعات DNA کشف کردند. این روش از ظرفیت ذخیره اطلاعات رشته‌های درهم‌تنیده DNA برای رمزگذاری و بازیابی اطلاعات به روشی که پایدار و متراکم باشد، استفاده می‌کند.

ایلیا فینکلشتاین، دانشیار علوم زیست-مولکولی در این باره گفت: «کلید این پیشرفت غیرمنتظره یک الگوریتم رمزگذاری است که حتی هنگام آسیب رشته‌های DNA طی ذخیره‌سازی به بازیابی دقیق اطلاعات اجازه می‌دهد.»

انسان‌ها در حال ایجاد اطلاعات با نرخ بالاتری از آنچه قبلا استفاده می‌کردیم، هستند. آن‌ها به نیاز ما برای یافتن راهی برای ذخیره اطلاعات بطور موثر و پایدار کمک می‌کنند. شرکت‌هایی مانند گوگل و ماکروسافت از جمله شرکت‌هایی هستند که از DNA برای ذخیره اطلاعات خود استفاده می‌کنند.

استفان جونز، یکی از محققان این مطالعه گفت: «ما به راهی برای ذخیره کردن داده‌ها نیاز داریم تا DNA را به گونه‌ای بسازیم که در زمان و مکان مورد نیاز با فرمت قابل خواندن در دسترس باشند.» بیل پرس پروفسور علوم کامپیوتری و زیست‌شناسی و فارغ التحصیل دکتری دانشگاه جان هاپکینز گفت: «این ایده از آنچه زیست‌شناسی برای سال‌ها انجام داده استفاده می‌کند یعنی ذخیره اطلاعات زیاد در فضای بسیار کوچک که مدت زیادی پایدار است. DNA فضای بسیاری اشغال نمی‌کند، می‌تواند در دمای اتاق ذخیره شود و برای صد‌ها هزارسال پایدار باشد.»

DNA تقریبا ۵ میلیون برابر بیشتر از روش‌های ذخیره‌سازی امروزی موثر است. یک هزارم لیتر قطره DNA می‌تواند همان مقدار اطلاعات را ذخیره کند که دو سرور داده وال مارت مطلق می‌تواند ذخیره کند. DNA به خنک کننده دائمی و صفحات سخت که مستعد خرابی‌های مکانیکی هستند نیاز ندارد.

فقط یک مشکل وجود دارد آن هم اینکه DNA مستعد خطاست. وقتی یک رمز ژنتیکی خطا بدهد، با وقتی که یک رمز کامپیوتری خطا بدهد بسیار متفاوت است. خطا‌ها در رمز‌های کامپیوتری به شکل نقاط خالی در رمز نشان داده می‌شوند. اما خطا‌ها در توالی DNA بصورت توالی اشتباه یا حذف نشان داده می‌شوند. مشکل اینجاست که وقتی چیزی به DNA اضافه یا از آن حذف می‌‌شود، تمام توالی بدون هیچ جای خالی تغییر می‌کند و هیچ هشداری داده نمی‌شود.

پیش از این، وقتی اطلاعات در DNA ذخیره می‌شد، بخشی از اطلاعات مانند پاراگراف یک رمان که نیاز بود تا ذخیره شود، ۱۰ تا ۱۵ بار تکرار می‌شد و وقتی اطلاعات خوانده می‌شد، تکرار‌ها با هر حذف یا تغییری مقایسه می‌شدند.

جونز گفت: «ما راهی برای ساختن اطلاعات شبیه به یک شبکه یافته‌ایم. هر قسمت از اطلاعات دیگر بخش‌ها را تقویت می‌کند. به این ترتیب، فقط یکبار باید آن‌ها را بخوانیم.»

زبانی که محققان توسعه داده‌اند از بخش‌های مستعد خطای DNA یا آنها که خواندنشان دشوار است، جلوگیری می‌کند. پارامتر‌های زبان نیز می‌توانند با نوع اطلاعات ذخیره شده، تغییر کنند. مثلا جا افتادن یک کلمه در یک رمان به اندازه جا افتادن یک صفر در اظهارنامه مالیاتی اهمیت ندارد.

برای اثبات بازیابی اطلاعات از DNA تخریب شده؛ این گروه کد خود را در معرض درجه حرارت بالا و رطوبت شدید قرار دادند. آن‌ها دریافتند حتی اگر رشته‌های DNA در اثر شرایط سخت نیز آسیب دیده باشند، همه اطلاعات همچنان با موفقیت قابل رمزگشایی هستند.