Επιστήμονες αποθήκευσαν δυαδικά δεδομένα σε μόρια DNA

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.