Νέα τεχνολογία DNA ανοίγει τον δρόμο για «ζωντανούς σκληρούς δίσκους» που μπορούν να διαρκέσουν χιλιάδες χρόνια

(Νταν Τρι) - Μια νέα κατεύθυνση στον κλάδο της βιοτεχνολογίας μόλις άνοιξε όταν Αμερικανοί επιστήμονες παρουσίασαν επίσημα το σύστημα Atlas Eon 100.

Σε ένα ιστορικό βήμα προς τα εμπρός για τη βιομηχανία βιοτεχνολογίας, η Atlas Data Storage, μια πρωτοποριακή αμερικανική εταιρεία, ανακοίνωσε επίσημα την Atlas Eon 100 στις 2 Δεκεμβρίου. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την κωδικοποίηση δεδομένων σε συνθετικό DNA για τη δημιουργία μιας πλατφόρμας αποθήκευσης με διάρκεια ζωής που υπερβαίνει κατά πολύ οποιοδήποτε τρέχον μέσο.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή θα μπορούσε να είναι η αρχή μιας εποχής βιοαρχειοθέτησης στην οποία η ψηφιακή κληρονομιά της ανθρωπότητας θα προστατεύεται με τον πιο βιώσιμο τρόπο.

Το Atlas Eon 100 ανακοινώθηκε επίσημα στις 2 Δεκεμβρίου (Φωτογραφία: Getty).

Από τον δυαδικό κώδικα στη γλώσσα της ζωής

Η Atlas Data Storage, μια εταιρεία με έδρα την Καλιφόρνια, αναφέρει ότι το σύστημα Atlas Eon 100 της είναι η πρώτη εμπορική υπηρεσία αποθήκευσης που χρησιμοποιεί συνθετικό DNA σε μεγάλη κλίμακα. Οι ψηφιακές πληροφορίες μετατρέπονται από γνωστές συμβολοσειρές από 0 και 1 στα τέσσερα γράμματα που αποτελούν το γενετικό υλικό: Αδενίνη (A), Κυτοσίνη (C), Γουανίνη (G) και Θυμίνη (T).

Η κωδικοποίηση δεδομένων σε DNA δεν είναι μια εντελώς νέα ιδέα. Ένα από τα πρώτα πειράματα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature το 2012, έδειξε ότι οι ερευνητές μπορούσαν να αποθηκεύσουν βιβλία, εικόνες και λογισμικό σε συνθετικό DNA με υψηλή ακρίβεια.

Τα επόμενα χρόνια, αρκετές ομάδες από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και την Microsoft Research συνέχισαν να καταδεικνύουν τη σταθερή ικανότητα αποθήκευσης του DNA όταν αποθηκεύεται σε ξηρές, σκοτεινές συνθήκες.

Έρευνες από το 2012 έχουν δείξει ότι το συνθετικό DNA μπορεί να αποθηκεύσει βιβλία, εικόνες και λογισμικό με υψηλή ακρίβεια, ανοίγοντας το δρόμο για βιώσιμη τεχνολογία αποθήκευσης σε ξηρές και σκοτεινές συνθήκες (Φωτογραφία: Getty).

Αυτό που είναι νέο σχετικά με το Atlas Eon 100 είναι ότι πρόκειται για ένα σύστημα που μπορεί να αναπτυχθεί σε εταιρικό επίπεδο. Η εταιρεία αναφέρει ότι το συνθετικό DNA αφυδατώνεται και συσκευάζεται υπό βέλτιστες συνθήκες για να διατηρείται η σταθερότητα.

Σε αυτήν την κατάσταση, τα μόρια DNA δεν επηρεάζονται από την οξείδωση ή τη βιοαποικοδόμηση, επιτρέποντας στα δεδομένα να διαρκούν για χιλιάδες χρόνια χωρίς να απαιτείται τροφοδοσία ρεύματος ή τακτική συντήρηση.

«Η Atlas έχει την τιμή να είναι η μόνη εταιρεία παγκοσμίως που αναπτύσσει ένα προϊόν αποθήκευσης βασισμένο στο DNA σε μεγάλη κλίμακα, το αποκορύφωμα περισσότερων από μια δεκαετίας διεπιστημονικής έρευνας, παρέχοντας μια βέλτιστη λύση για μακροπρόθεσμη αποθήκευση», δήλωσε ο Bill Banyai, ιδρυτής της Atlas Data Storage.

Το Atlas Eon 100 χρησιμοποιεί συνθετικό DNA που είναι αφυδατωμένο και ειδικά συσκευασμένο, επιτρέποντας στα δεδομένα να διαρκούν για χιλιάδες χρόνια χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα ή συντήρηση (Φωτογραφία: Getty).

Η λύση στο πρόβλημα της ψηφιακής διάρκειας ζωής.

Οι επιστήμονες έχουν επανειλημμένα προειδοποιήσει ότι τα περισσότερα από τα σημερινά μέσα αποθήκευσης έχουν μικρή διάρκεια ζωής. Οι μηχανικοί σκληροί δίσκοι συνήθως παρουσιάζουν βλάβη μετά από περίπου 10 χρόνια λόγω της φθοράς των κινούμενων μερών. Η μνήμη flash είναι επιρρεπής σε απώλεια δεδομένων μετά από 1-2 δεκαετίες λόγω διαρροής ηλεκτρικού ρεύματος. Οι δίσκοι DVD και Blu-ray περιορίζονται επίσης από τη διαδικασία γήρανσης του οπτικού στρώματος.

Σύμφωνα με το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας, πολλά μεγάλα κέντρα δεδομένων πρέπει να αντιγράφουν περιοδικά δεδομένα για να αποφεύγουν την αλλοίωση, γεγονός που αυξάνει το λειτουργικό κόστος. Εκατομμύρια συσκευές αποθήκευσης απορρίπτονται κάθε χρόνο, δημιουργώντας μια σημαντική ποσότητα ηλεκτρονικών αποβλήτων.

Η σύντομη διάρκεια ζωής των σκληρών δίσκων, της μνήμης flash και των οπτικών δίσκων αναγκάζει τα κέντρα δεδομένων να εκτελούν συνεχώς αντίγραφα ασφαλείας, αυξάνοντας το κόστος και δημιουργώντας μεγάλη ποσότητα ηλεκτρονικών αποβλήτων κάθε χρόνο (ενδεικτική φωτογραφία).

Εν τω μεταξύ, το DNA έχει αποδειχθεί ότι είναι μια ανθεκτική δομή αποθήκευσης στη φύση. Δείγματα αρχαίου ζωικού DNA που βρέθηκαν στο μόνιμα παγωμένο έδαφος μπορούν να επιβιώσουν για περισσότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια. Έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications το 2021 διαπίστωσε ότι το DNA παραμένει εξαιρετικά σταθερό σε ξηρές, σκοτεινές συνθήκες, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο Atlas Eon 100 βασίζεται σε αυτά τα στοιχεία. Η εταιρεία λέει ότι η πυκνότητα αποθήκευσης DNA είναι χιλιάδες φορές υψηλότερη από τους παραδοσιακούς σκληρούς δίσκους. Μια μεγάλη ποσότητα δεδομένων μπορεί να χωρέσει σε έναν σωλήνα αποθήκευσης στο μέγεθος ενός δακτύλου. Η αξιοπιστία λέγεται ότι είναι 99,99999999999%, που σημαίνει ότι η πιθανότητα σφάλματος είναι ουσιαστικά μηδενική.

Η δυνατότητα διατήρησης της ψηφιακής κληρονομιάς για γενιές.

Οι πολιτιστικοί εμπειρογνώμονες και οι αρχειονόμοι βλέπουν την τεχνολογία DNA ως έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο για τη μακροπρόθεσμη διατήρηση των πληροφοριών. Όπου τα έντυπα έγγραφα, οι ταινίες ή τα ψηφιακά αρχεία είναι επιρρεπή σε φθορά με την πάροδο του χρόνου, το συνθετικό DNA θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως μια ανθεκτική «φυσική αναπαράσταση» δεδομένων.

Σαρώσεις αντικειμένων, ιστορικών εγγράφων, αρχαίων γλωσσών ή προφορικών ηχογραφήσεων μπορούν να κωδικοποιηθούν και να διατηρηθούν χωρίς την ανάγκη αντιγραφής. Τα μουσεία και οι βιβλιοθήκες μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος συντήρησης ψυκτικών χώρων ή διακομιστών.

Αρκετές διεθνείς ερευνητικές ομάδες έχουν προτείνει τη χρήση του DNA για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με τοποθεσίες που αντιμετωπίζουν την κλιματική αλλαγή, συμπεριλαμβανομένων χαρτών, αρχιτεκτονικών προσομοιώσεων ή αρχαιολογικών δεδομένων.

Το συνθετικό DNA ανοίγει έναν πιο βιώσιμο τρόπο διατήρησης ψηφιακών εγγράφων και αντικειμένων (Φωτογραφία: Getty).

Στον επιστημονικό τομέα, η ανάγκη για μακροπρόθεσμη αποθήκευση μεγάλων συνόλων δεδομένων αυξάνεται ραγδαία. Τα αποθετήρια κλιματικών δεδομένων, οι βιολογικές προσομοιώσεις, οι αστρονομικές παρατηρήσεις και τα δεδομένα εκπαίδευσης στην τεχνητή νοημοσύνη χρειάζονται πιο ασφαλείς λύσεις.

Σύμφωνα με εκτιμήσεις του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας, τα παγκόσμια κέντρα δεδομένων καταναλώνουν περίπου 460 TWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, ποσότητα που ισοδυναμεί με την κατανάλωση ολόκληρης της Γαλλίας. Η μεταφορά ορισμένων από αυτά τα δεδομένα στο DNA θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το ενεργειακό βάρος.

Φιλόδοξη επέκταση σε χωρητικότητα terabyte.

Το Atlas Eon 100 βρίσκεται αυτή τη στιγμή στην πρώτη φάση εμπορικής λειτουργίας του. Ο μακροπρόθεσμος στόχος της εταιρείας είναι να αναπτύξει ένα σύστημα που επιτρέπει την αποθήκευση σε κλίμακα terabyte, μειώνοντας παράλληλα το κόστος της σύνθεσης DNA σε ένα πιο ευρέως προσιτό επίπεδο.

Τεχνικά εμπόδια παραμένουν. Το κόστος σύνθεσης και αλληλούχισης του DNA είναι επί του παρόντος πολύ υψηλότερο από το κόστος της μαγνητικής αποθήκευσης. Ωστόσο, ο ρυθμός μείωσης των τιμών στη μοριακή βιολογία είναι ραγδαίος.

Σύμφωνα με έκθεση των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ, το κόστος της αλληλούχισης έχει μειωθεί πάνω από ένα εκατομμύριο φορές τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, το κόστος αποθήκευσης DNA θα μπορούσε να προσεγγίσει ένα εφικτό επίπεδο στο μέλλον.

Αρκετές διεθνείς ερευνητικές ομάδες αναπτύσσουν επίσης ισχυρότερους αλγόριθμους κρυπτογράφησης για την αύξηση της πυκνότητας των πληροφοριών και τη μείωση του κινδύνου σφαλμάτων κατά την επανάγνωση δεδομένων. Οι μέθοδοι προστασίας του DNA με πυριτία ή πολυμερή υλικά θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αύξηση της ανθεκτικότητας σε μια ποικιλία περιβαλλόντων.

Η κυκλοφορία του Atlas Eon 100 μεταφέρει το DNA από το εργαστήριο στον κόσμο των εφαρμογών. Το DNA θεωρείται εδώ και καιρό η βέλτιστη δομή για την αποθήκευση πληροφοριών λόγω της υψηλής συμπιεστότητάς του και της σταθερότητάς του με την πάροδο του χρόνου. Η αξιοποίηση της ίδιας της φύσης για την επίλυση του προβλήματος της αποθήκευσης γίνεται μια πιο βιώσιμη προσέγγιση από τις ενεργειακά εξαρτώμενες λύσεις.

Με την ποσότητα δεδομένων που αναμένεται να παράγει ο κόσμος να ξεπερνά τα 180 zettabytes μέχρι το τέλος της δεκαετίας, η ανάγκη για μακροπρόθεσμη αποθήκευση είναι αναπόφευκτη. Η τεχνολογία DNA μπορεί να μην αντικαταστήσει πλήρως την ηλεκτρονική αποθήκευση, αλλά έχει τη δυνατότητα να γίνει ένα θεμελιώδες στρώμα για τα δεδομένα που χρειάζονται τη μεγαλύτερη μακροπρόθεσμη διατήρηση.

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