เทคโนโลยี DNA ใหม่ช่วยนำทางไปสู่ ​​“ฮาร์ดไดรฟ์ที่มีชีวิต” ที่สามารถอยู่ได้นานนับพันปี

(Dan Tri) - ทิศทางใหม่ในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพเพิ่งเปิดตัวเมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันเปิดตัวระบบ Atlas Eon 100 อย่างเป็นทางการ

Atlas Data Storage บริษัทผู้บุกเบิกสัญชาติอเมริกัน ได้ประกาศเปิดตัว Atlas Eon 100 อย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญทางประวัติศาสตร์สำหรับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถเข้ารหัสข้อมูลลงใน DNA สังเคราะห์เพื่อสร้างแพลตฟอร์มการจัดเก็บข้อมูลที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสื่อใดๆ ในปัจจุบันมาก

ตามที่นักวิจัยกล่าวไว้ นี่อาจเป็นจุดเริ่มต้นของยุคการเก็บถาวรทางชีวภาพที่มรดกทางดิจิทัลของมนุษยชาติได้รับการปกป้องในวิธีที่ยั่งยืนที่สุด

Atlas Eon 100 ได้รับการประกาศอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม (ภาพ: Getty)

จากรหัสไบนารีสู่ภาษาแห่งชีวิต

Atlas Data Storage บริษัทจากแคลิฟอร์เนีย เปิดเผยว่าระบบ Atlas Eon 100 ของตนเป็นบริการจัดเก็บข้อมูลเชิงพาณิชย์รายแรกที่ใช้ดีเอ็นเอสังเคราะห์ในระดับขนาดใหญ่ ข้อมูลดิจิทัลจะถูกแปลงจากสตริง 0 และ 1 ที่คุ้นเคยเป็นตัวอักษรสี่ตัวที่ประกอบกันเป็นสารพันธุกรรม ได้แก่ อะดีนีน (A), ไซโทซีน (C), กัวนีน (G) และไทมีน (T)

การเข้ารหัสข้อมูลในดีเอ็นเอไม่ใช่แนวคิดใหม่ทั้งหมด หนึ่งในการทดลองแรกๆ ที่ตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ในปี 2012 แสดงให้เห็นว่านักวิจัยสามารถจัดเก็บหนังสือ รูปภาพ และซอฟต์แวร์ในดีเอ็นเอสังเคราะห์ได้อย่างแม่นยำสูง

ในปีต่อๆ มา กลุ่มต่างๆ หลายกลุ่มจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันและ Microsoft Research ยังคงสาธิตความสามารถในการจัดเก็บที่เสถียรของ DNA เมื่อจัดเก็บในสภาวะแห้งและมืด

การวิจัยตั้งแต่ปี 2012 แสดงให้เห็นว่า DNA สังเคราะห์สามารถจัดเก็บหนังสือ รูปภาพ และซอฟต์แวร์ได้อย่างแม่นยำสูง ช่วยปูทางไปสู่เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลอย่างยั่งยืนในสภาวะแห้งและมืด (ภาพ: Getty)

สิ่งใหม่เกี่ยวกับ Atlas Eon 100 คือระบบที่สามารถนำไปใช้งานได้ในระดับองค์กร บริษัทระบุว่าดีเอ็นเอสังเคราะห์จะถูกทำให้แห้งและบรรจุภายใต้สภาวะที่เหมาะสมเพื่อรักษาเสถียรภาพ

ในสถานะนี้ โมเลกุล DNA จะไม่ได้รับผลกระทบจากออกซิเดชันหรือการย่อยสลายทางชีวภาพ ซึ่งทำให้ข้อมูลมีอายุการใช้งานได้หลายพันปี โดยไม่ต้องใช้พลังงานหรือการบำรุงรักษาเป็นประจำ

“Atlas รู้สึกเป็นเกียรติที่ได้เป็นบริษัทเดียวในระดับโลกที่นำผลิตภัณฑ์จัดเก็บข้อมูลบนพื้นฐาน DNA มาใช้ในระดับขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นผลจากการวิจัยสหสาขาวิชาที่สั่งสมมากว่าทศวรรษ เพื่อมอบโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการจัดเก็บข้อมูลในระยะยาว” Bill Banyai ผู้ก่อตั้ง Atlas Data Storage กล่าว

Atlas Eon 100 ใช้ DNA สังเคราะห์ที่ผ่านการทำให้แห้งและบรรจุเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยให้ข้อมูลมีอายุการใช้งานยาวนานหลายพันปี โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหรือการบำรุงรักษา (ภาพถ่าย: Getty)

ทางออกของปัญหาอายุขัยดิจิทัล

นักวิทยาศาสตร์ ได้เตือนซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าสื่อบันทึกข้อมูลส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีอายุการใช้งานสั้น ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกมักจะเสียหายหลังจากใช้งานไปประมาณ 10 ปี เนื่องจากชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเสื่อมสภาพ หน่วยความจำแฟลชมีแนวโน้มที่จะสูญเสียข้อมูลหลังจากใช้งานไป 1-2 ทศวรรษเนื่องจากไฟฟ้ารั่ว นอกจากนี้ แผ่นดีวีดีและบลูเรย์ยังมีข้อจำกัดจากกระบวนการเสื่อมสภาพของชั้นออปติคัลอีกด้วย

จากข้อมูลของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Institute of Standards and Technology) ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่หลายแห่งต้องคัดลอกข้อมูลเป็นระยะเพื่อป้องกันการทุจริต ซึ่งเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน มีอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหลายล้านเครื่องถูกทิ้งในแต่ละปี ก่อให้เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก

อายุการใช้งานสั้นของฮาร์ดไดรฟ์ หน่วยความจำแฟลช และดิสก์ออปติคัล ทำให้ศูนย์ข้อมูลต้องทำการสำรองข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น และสร้างขยะอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในแต่ละปี (ภาพประกอบ)

ในขณะเดียวกัน DNA ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นโครงสร้างการกักเก็บที่ทนทานในธรรมชาติ ตัวอย่าง DNA ของสัตว์โบราณที่พบในชั้นดินเยือกแข็งถาวรสามารถอยู่รอดได้นานกว่าหนึ่งล้านปี งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications ในปี 2021 พบว่า DNA ยังคงมีเสถียรภาพสูงในสภาวะที่แห้งและมืด แม้ในอุณหภูมิห้อง

Atlas Eon 100 ต่อยอดจากหลักฐานนี้ บริษัทระบุว่าความหนาแน่นของหน่วยเก็บข้อมูลดีเอ็นเอสูงกว่าฮาร์ดไดรฟ์แบบเดิมหลายพันเท่า ข้อมูลจำนวนมากสามารถบรรจุลงในหลอดเก็บข้อมูลขนาดเท่านิ้วมือได้ ความน่าเชื่อถืออยู่ที่ 99.99999999999% หมายความว่าโอกาสเกิดข้อผิดพลาดแทบจะเป็นศูนย์

ศักยภาพในการอนุรักษ์มรดกดิจิทัลสำหรับคนรุ่นต่อๆ ไป

ผู้เชี่ยวชาญด้านวัฒนธรรมและบรรณารักษ์มองว่าเทคโนโลยีดีเอ็นเอเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการเก็บรักษาข้อมูลในระยะยาว ในกรณีที่เอกสารกระดาษ ฟิล์ม หรือบันทึกดิจิทัลมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ดีเอ็นเอสังเคราะห์อาจทำหน้าที่เป็น “ตัวแทนทางกายภาพ” ของข้อมูลได้อย่างคงทน

การสแกนโบราณวัตถุ เอกสารทางประวัติศาสตร์ ภาษาโบราณ หรือบันทึกเสียง สามารถเข้ารหัสและเก็บรักษาไว้ได้โดยไม่ต้องทำซ้ำ พิพิธภัณฑ์และห้องสมุดสามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษาระบบจัดเก็บข้อมูลแบบเย็นหรือเซิร์ฟเวอร์ได้อย่างมาก

กลุ่มนักวิจัยนานาชาติหลายกลุ่มเสนอให้ใช้ DNA เพื่อจัดเก็บข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่ที่เผชิญกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รวมไปถึงแผนที่ การจำลองสถาปัตยกรรม หรือข้อมูลทางโบราณคดี

DNA สังเคราะห์เปิดโอกาสให้รักษาเอกสารและสิ่งประดิษฐ์ดิจิทัลได้อย่างยั่งยืนยิ่งขึ้น (ภาพ: Getty)

ในสาขาวิทยาศาสตร์ ความต้องการการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ในระยะยาวกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว คลังข้อมูลสภาพภูมิอากาศ การจำลองทางชีวภาพ การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ และข้อมูลการฝึกปัญญาประดิษฐ์ ล้วนต้องการโซลูชันที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

จากการประเมินของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ศูนย์ข้อมูลทั่วโลกใช้ไฟฟ้าประมาณ 460 เทระวัตต์ชั่วโมงต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้ไฟฟ้าของประเทศฝรั่งเศสทั้งประเทศ การย้ายข้อมูลบางส่วนไปยัง DNA อาจช่วยลดภาระด้านพลังงานได้อย่างมาก

การขยายความจุไปสู่ระดับเทราไบต์อย่างทะเยอทะยาน

ปัจจุบัน Atlas Eon 100 กำลังอยู่ในช่วงแรกของการให้บริการเชิงพาณิชย์ เป้าหมายระยะยาวของบริษัทคือการพัฒนาระบบที่สามารถรองรับการจัดเก็บข้อมูลขนาดเทราไบต์ พร้อมกับลดต้นทุนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอให้เข้าถึงได้อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น

ยังคงมีอุปสรรคทางเทคนิคอยู่ ต้นทุนการสังเคราะห์และการหาลำดับเบสของดีเอ็นเอในปัจจุบันสูงกว่าต้นทุนการจัดเก็บด้วยแม่เหล็กมาก อย่างไรก็ตาม อัตราการลดราคาของชีววิทยาโมเลกุลกำลังดำเนินไปอย่างรวดเร็ว

รายงานของสถาบันสุขภาพแห่งชาติสหรัฐอเมริการะบุว่า ค่าใช้จ่ายในการจัดลำดับเบสลดลงมากกว่าหนึ่งล้านเท่าในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา หากแนวโน้มนี้ยังคงดำเนินต่อไป ค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บดีเอ็นเออาจเข้าใกล้ระดับที่เป็นไปได้ในอนาคต

กลุ่มวิจัยนานาชาติหลายแห่งกำลังพัฒนาอัลกอริทึมการเข้ารหัสที่แข็งแกร่งขึ้น เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของข้อมูลและลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดเมื่ออ่านข้อมูลซ้ำ วิธีการปกป้องดีเอ็นเอด้วยวัสดุซิลิกาหรือพอลิเมอร์อาจช่วยเพิ่มความทนทานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

การเปิดตัว Atlas Eon 100 นำ DNA จากห้องปฏิบัติการสู่ โลก แห่งการประยุกต์ใช้งาน DNA ได้รับการยกย่องมานานแล้วว่าเป็นโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการจัดเก็บข้อมูล เนื่องจากมีความสามารถในการบีบอัดข้อมูลได้สูงและมีความเสถียรสูงในระยะยาว การนำธรรมชาติมาใช้เพื่อแก้ปัญหาด้านการจัดเก็บข้อมูลกำลังกลายเป็นแนวทางที่ยั่งยืนกว่าแนวทางที่พึ่งพาพลังงาน

ด้วยปริมาณข้อมูลที่คาดการณ์ว่าโลกจะสร้างขึ้นจะมีปริมาณมากกว่า 180 เซตตาไบต์ภายในสิ้นทศวรรษนี้ ความจำเป็นในการจัดเก็บข้อมูลระยะยาวจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เทคโนโลยีดีเอ็นเออาจไม่สามารถแทนที่การจัดเก็บข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ได้ทั้งหมด แต่มีศักยภาพที่จะกลายเป็นชั้นพื้นฐานสำหรับข้อมูลที่ต้องการการเก็บรักษาในระยะยาวมากที่สุด

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