ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ
ΑΠΟΘΗΚΕΥΟΥΝ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΣΕ ΜΟΡΙΑ DNA
Επιστήμονες
από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Δεδομένων
του Columbia
University (CU)
και
του New
York Genome Center (NYGC) δημοσίευσαν
μία έρευνα στην οποία παρουσιάζουν με
λεπτομέρεια μία τεχνική που χρησιμοποιεί
τα μόρια του DNA
για
να αποθηκεύσει ψηφιακά δεδομένα.
Το
δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ, γνωστό ως
DNA
είναι
το μόριο γύρω από το οποίο περιστρέφεται
η ζωή σε όλες της της μορφές. Στη φύση,
το DNA
λειτουργεί
αποθηκεύοντας πληροφορίες σχετικά με
διάφορες μορφές ζωής καθώς και τα
χαρακτηριστικά τους, χρησιμοποιώντας
4 νουκλεοτίδια: το Α, το G,
το
C
και
το Τ.
Με
άλλα λόγια, το DNA
λειτουργεί
όπως ο σκληρός σας δίσκος, μόνο που αντί
να χρησιμοποιείται δυαδική μορφή με
μηδενικά και άσους για την αποθήκευση
των ψηφιακών δεδομένων, χρησιμοποιείται
μια τετραδική βάση για την αποθήκευση
των πληροφοριών ενός ζωντανού οργανισμού.
ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΑΝ
6
ΑΡΧΕΙΑ ΜΕΣΑ ΣΤΑ ΜΟΡΙΑ ΤΟΥ DNA
Προηγούμενες
μελέτες είχαν δείξει ότι το DNA
μπορεί
να δημιουργηθεί από το μηδέν χρησιμοποιώντας
μια τεχνική που ονομάζεται DNA
Sequencing. Επίσης,
είχε αποδειχτεί ότι στο DNA
μπορεί
να αποθηκευτεί πληροφορία σε δυαδική
μορφή.
Οι
επιστήμονες του CU
χρησιμοποίησαν
αυτές τις τεχνικές και κατάφεραν να
βελτιστοποιήσουν την αποθηκευτική
ικανότητα του DNA.
Αποθήκευσαν
μέσα στα μόρια του DNA:
Ένα
πλήρες λειτουργικό σύστημα Η/Υ και
συγκεκριμένα το KolibriOS
Ένα
ιό Η/Υ
Ένα
κουπόνι δώρου από την Amazon
αξίας
$50
Μία
ψηφιακή εικόνα σε μορφή vector
Μία
γαλλική ταινία του 1895, το “Arrival
of a train at La Ciotat”
Μία
μελέτη του Claude
Shannon, γραμμένη
το 1948
ΜΕΤΕΤΡΕΨΑΝ
ΤΟΝ ΔΥΑΔΙΚΟ ΚΩΔΙΚΑ ΣΕ ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ DNA!
Oι
επιστήμονες πήραν αυτά τα 6 αρχεία και
τα συμπίεσαν σε ένα αρχείο. Στη συνέχεια
χρησιμοποίησαν έναν αλγόριθμο που
ονομάζεται fountain
code για
να τοποθετήσουν τυχαία τον δυαδικό
κώδικα σε “σταγονίδια” όπως τα ονόμασαν
και στη συνέχεια χαρτογράφησαν τον
δυαδικό κώδικα κάθε σταγονιδίου στα 4
νουκλεοτίδια του DNA.
Στο
τέλος, τα 6 αρχεία μετατράπηκαν σε 72.000
στελέχη DNA,
το
καθέ ένα από αυτά αποτελούμενο από 200
διπλές βάσεις DNA.
Στο
σημείο αυτό, τα δεδομένα ήταν ακόμα σε
ψηφιακή μορφή, αποθηκευμένα ουσιαστικά
σε ένα αρχείο κειμένου (με μηδενικά και
άσους).
Αυτό
το αρχείο κειμένου στάλθηκε σε ένα
εργαστήριο στο San
Francisco, το
οποίο μετέτρεψε την δυαδική ακολουθία
σε πραγματικά μόρια DNA
και
τα τοποθέτησε μέσα σε μία φιάλη, την
οποία επέστρεψε στο CU.
Οι
επιστήμονες του CU
χρησιμοποίησαν
ειδικό λογισμικό γραμμένο σε Python
για
να διαβάσει τα μόρια του DNA
και
να τα αποθηκεύσει στον Η/Υ τους.
Το
παρακάτω βίντεο δείχνει έναν από τους
ερευνητές να bootάρει
το λειτουργικό σύστημα που ανακτήθηκε
από τα μόρια του DNA
και
να παίζει ναυμαχία...
ΕΝΑ
ΓΡΑΜΜΑΡΙΟ DNA
ΜΠΟΡΕΙ
ΝΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΕΙ 215 PETABYTES
ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ!!
Η
μέθοδος αυτή κάνει τα πρώτα της βήματα.
Το μεγάλο μειονέκτημά της είναι ο χρόνος
και το κόστος.
Απαιτούνται περίπου
2 εβδομάδες για να γίνει η σύνθεση της
ακολουθίας DNA,
ενώ
κοστίζει $7.000 για να αποθηκευτούν 2ΜΒ
ψηφιακών αρχείων (δηλαδή περίπου 1-2
ψηφιακές φωτογραφίες) και άλλα $2.000 για
να διαβαστούν τα δεδομένα.
Παρόλα
αυτά, οι ερευνητές είναι πολύ αισιόδοξοι.
Ένα γραμμάριο DNA
μπορεί
να αποθηκεύσει 215PB
δεδομένων!
Αυτό ισοδυναμεί με ένα data
center σε
μέγεθος ενός κόκκου άμμου...
Επίσης,
το DNA
έχει
μεγάλη διάρκεια ζωής. Αν καταψυχθεί,
μπορεί να επιζήσει για εκατοντάδες
χιλιάδες χρόνια, όπως ακριβώς διατηρήθηκε
το DNA
των
προϊστορικών ανθρώπων που βρέθηκαν
θαμμένοι κάτω από τη γη ή μέσα σε σπηλιές.