تكنولوجيا الحمض النووي الجديدة تمهد الطريق لـ"أقراص صلبة حية" يمكنها أن تدوم لآلاف السنين

(دان تري) - تم فتح اتجاه جديد في صناعة التكنولوجيا الحيوية للتو عندما قدم العلماء الأمريكيون رسميًا نظام Atlas Eon 100.

في خطوة تاريخية إلى الأمام لصناعة التكنولوجيا الحيوية، أعلنت شركة Atlas Data Storage، وهي شركة أمريكية رائدة، رسميًا عن Atlas Eon 100 في 2 ديسمبر. تسمح هذه التقنية بترميز البيانات في الحمض النووي الاصطناعي لإنشاء منصة تخزين ذات عمر افتراضي يتجاوز بكثير أي وسيلة تخزين حالية.

ووفقاً للباحثين، قد تكون هذه بداية حقبة الأرشفة البيولوجية التي يتم فيها حماية التراث الرقمي للبشرية بأكثر الطرق استدامة.

تم الإعلان رسميًا عن جهاز Atlas Eon 100 في 2 ديسمبر (صورة: Getty).

من الكود الثنائي إلى لغة الحياة

تقول شركة أطلس لتخزين البيانات، ومقرها كاليفورنيا، إن نظامها أطلس إيون 100 هو أول خدمة تخزين تجارية تستخدم الحمض النووي الاصطناعي على نطاق واسع. تُحوّل المعلومات الرقمية من سلاسل مألوفة من الأصفار والواحدات إلى الأحرف الأربعة التي تُكوّن المادة الوراثية: الأدينين (A)، والسيتوزين (C)، والجوانين (G)، والثايمين (T).

ترميز البيانات في الحمض النووي ليس فكرة جديدة تمامًا. أظهرت إحدى التجارب الأولى، المنشورة في مجلة نيتشر عام ٢٠١٢، أن الباحثين يستطيعون تخزين الكتب والصور والبرامج في الحمض النووي الاصطناعي بدقة عالية.

وفي السنوات اللاحقة، واصلت عدة مجموعات من جامعة واشنطن ومايكروسوفت للأبحاث إثبات قدرة التخزين المستقرة للحمض النووي عند تخزينه في ظروف جافة ومظلمة.

أظهرت الأبحاث منذ عام 2012 أن الحمض النووي الاصطناعي يمكنه تخزين الكتب والصور والبرامج بدقة عالية، مما يمهد الطريق لتكنولوجيا التخزين المستدامة في الظروف الجافة والمظلمة (الصورة: جيتي).

الجديد في نظام Atlas Eon 100 هو إمكانية نشره على مستوى المؤسسات. وتقول الشركة إن الحمض النووي الاصطناعي مُجفف ومعبأ في ظروف مثالية للحفاظ على استقراره.

في هذه الحالة، لا تتأثر جزيئات الحمض النووي بالأكسدة أو التحلل البيولوجي، مما يسمح للبيانات بالبقاء لآلاف السنين دون الحاجة إلى طاقة أو صيانة منتظمة.

قال بيل بانياي، مؤسس شركة أطلس لتخزين البيانات: "تتشرف شركة أطلس بكونها الشركة الوحيدة على مستوى العالم التي تنشر منتج تخزين قائم على الحمض النووي على نطاق واسع، وهو تتويج لأكثر من عقد من الأبحاث متعددة التخصصات، مما يوفر حلاً مثاليًا للتخزين طويل الأمد".

يستخدم جهاز Atlas Eon 100 الحمض النووي الاصطناعي المجفف والمغلف بشكل خاص، مما يسمح للبيانات بالاستمرار لآلاف السنين دون كهرباء أو صيانة (صورة: Getty).

الحل لمشكلة العمر الرقمي.

حذّر العلماء مرارًا وتكرارًا من قصر عمر معظم وسائط التخزين الحالية. عادةً ما تتعطل محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية بعد حوالي عشر سنوات بسبب تلف أجزائها المتحركة. ذاكرة الفلاش معرضة لفقدان البيانات بعد عقد أو عقدين من الزمن بسبب التسرب الكهربائي. كما أن أقراص DVD وBlu-ray محدودة بتقدم عمر الطبقة الضوئية.

وفقًا للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، يتعين على العديد من مراكز البيانات الكبيرة نسخ البيانات دوريًا لتجنب التلف، مما يزيد من تكاليف التشغيل. يتم التخلص من ملايين أجهزة التخزين سنويًا، مما يُنتج كمية كبيرة من النفايات الإلكترونية.

إن العمر القصير لمحركات الأقراص الصلبة وذاكرة الفلاش والأقراص الضوئية يفرض على مراكز البيانات إجراء عمليات نسخ احتياطية مستمرة، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف وإنشاء كمية كبيرة من النفايات الإلكترونية كل عام (صورة توضيحية).

في غضون ذلك، أثبت الحمض النووي (DNA) أنه بنية تخزين متينة في الطبيعة. عينات من الحمض النووي للحيوانات القديمة، عُثر عليها في التربة الصقيعية، يمكنها البقاء على قيد الحياة لأكثر من مليون عام. وقد وجدت دراسة نُشرت في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" عام ٢٠٢١ أن الحمض النووي يبقى مستقرًا للغاية في الظروف الجافة والمظلمة، حتى في درجة حرارة الغرفة.

يعتمد أطلس إيون ١٠٠ على هذه الأدلة. وتؤكد الشركة أن كثافة تخزين الحمض النووي أعلى بآلاف المرات من الأقراص الصلبة التقليدية. ويمكن استيعاب كمية كبيرة من البيانات في أنبوب تخزين بحجم الإصبع. وتزعم الشركة أن موثوقيتها تبلغ ٩٩.٩٩٩٩٩٩٩٩٩٩٩٩٪، مما يعني أن احتمال الخطأ يكاد يكون معدومًا.

إمكانية الحفاظ على التراث الرقمي للأجيال القادمة.

يرى خبراء الثقافة وأمناء الأرشيف أن تقنية الحمض النووي وسيلة واعدة لحفظ المعلومات على المدى الطويل. في حال كانت الوثائق الورقية أو الأفلام أو السجلات الرقمية عرضة للتلف بمرور الوقت، يُمكن للحمض النووي الاصطناعي أن يُمثل "تمثيلًا ماديًا" مستدامًا للبيانات.

يمكن ترميز وحفظ مسوحات القطع الأثرية والوثائق التاريخية واللغات القديمة والتسجيلات الشفهية دون الحاجة إلى النسخ. ويمكن للمتاحف والمكتبات أن تُخفّض بشكل كبير تكاليف صيانة مخازن التبريد أو الخوادم.

اقترحت العديد من مجموعات البحث الدولية استخدام الحمض النووي لتخزين المعلومات حول المواقع التي تواجه تغير المناخ، بما في ذلك الخرائط أو عمليات المحاكاة المعمارية أو البيانات الأثرية.

يفتح الحمض النووي الاصطناعي طريقة أكثر استدامة لحفظ الوثائق والقطع الأثرية الرقمية (صورة: غيتي).

في المجال العلمي، تتزايد الحاجة إلى التخزين طويل الأمد لمجموعات البيانات الضخمة بسرعة. وتحتاج مستودعات بيانات المناخ، والمحاكاة البيولوجية، والرصد الفلكي، وبيانات تدريب الذكاء الاصطناعي، جميعها إلى حلول أكثر أمانًا.

وفقًا لتقديرات وكالة الطاقة الدولية، تستهلك مراكز البيانات العالمية حوالي 460 تيراواط/ساعة من الكهرباء سنويًا، أي ما يعادل استهلاك فرنسا بأكملها. ويمكن أن يُخفف نقل بعض هذه البيانات إلى الحمض النووي (DNA) العبء الطاقي بشكل كبير.

توسع طموح لسعة تيرابايت.

يُعدّ Atlas Eon 100 حاليًا في مرحلته الأولى من الخدمة التجارية. ويتمثل هدف الشركة على المدى الطويل في تطوير نظام يُتيح تخزينًا بسعة تيرابايت مع خفض تكلفة تخليق الحمض النووي إلى مستوى متاح على نطاق أوسع.

لا تزال هناك عقبات تقنية. تكلفة تركيب الحمض النووي وتسلسله حاليًا أعلى بكثير من تكلفة التخزين المغناطيسي. ومع ذلك، فإن وتيرة انخفاض الأسعار في مجال البيولوجيا الجزيئية سريعة.

وفقًا لتقرير صادر عن المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة، انخفضت تكلفة التسلسل بأكثر من مليون ضعف خلال العقدين الماضيين. وإذا استمر هذا الاتجاه، فقد تقترب تكلفة تخزين الحمض النووي من مستوى معقول في المستقبل.

تعمل العديد من مجموعات البحث الدولية أيضًا على تطوير خوارزميات تشفير أقوى لزيادة كثافة المعلومات وتقليل خطر الأخطاء عند إعادة قراءة البيانات. قد تساعد طرق حماية الحمض النووي باستخدام مواد السيليكا أو البوليمر على زيادة متانته في بيئات متنوعة.

يُنقل إطلاق أطلس إيون 100 الحمض النووي من المختبر إلى عالم التطبيقات. لطالما اعتُبر الحمض النووي البنية الأمثل لتخزين المعلومات بفضل قابليته العالية للضغط واستقراره مع مرور الوقت. وقد أصبح الاستفادة من الطبيعة نفسها لحل مشكلة التخزين نهجًا أكثر استدامة من الحلول المعتمدة على الطاقة.

مع تجاوز كمية البيانات التي يُتوقع أن يُنتجها العالم 180 زيتابايت بنهاية العقد، أصبحت الحاجة إلى التخزين طويل الأمد حتمية. قد لا تُغني تقنية الحمض النووي عن التخزين الإلكتروني كليًا، لكنها قادرة على أن تُصبح أساسًا للبيانات التي تحتاج إلى حفظ طويل الأمد.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cong-nghe-dna-moi-mo-duong-cho-o-cung-song-co-tuoi-tho-hang-nghin-nam-20251209183924681.htm