Një studim i rëndësishëm hedh një hap të rëndësishëm përpara në kërkimin për të zhvilluar një ADN-Sistemi i bazuar në ruajtjen e të dhënave dixhitale.
Dixhital të dhëna po rritet me një ritëm eksponencial sot për shkak të varësisë sonë nga pajisjet dhe kërkon ruajtje të fuqishme afatgjatë. Ruajtja e të dhënave po bëhet ngadalë sfiduese sepse teknologjia aktuale dixhitale nuk është në gjendje të japë një zgjidhje. Një shembull është se më shumë të dhëna dixhitale janë krijuar në dy vitet e fundit sesa në të gjithë historinë e saj kompjutera, në fakt 2.5 kuintilion bajt {1 kuintilion bajt = 2,500,000 terabajt (TB) = 2,500,000,000 gigabajt (GB)} të dhëna po krijohen çdo ditë në botë. Këtu përfshihen të dhënat në faqet e rrjeteve sociale, transaksionet bankare online, të dhënat e kompanive dhe organizatave, të dhënat nga satelitët, mbikëqyrja, kërkimi, zhvillimi etj. Këto të dhëna janë të mëdha dhe të pastrukturuara. Prandaj, tani është një sfidë e madhe për të trajtuar kërkesat e mëdha të ruajtjes së të dhënave dhe rritjen e tyre eksponenciale, veçanërisht për organizatat dhe korporatat që kërkojnë ruajtje të fuqishme afatgjatë.
Opsionet e disponueshme aktualisht janë hard disk, disqe optike (CD), memorie, disqet flash, dhe disqet më të avancuara të shiritave ose disqet optikë BluRay që ruajnë afërsisht deri në 10 Terabajt (TB) të dhëna. Pajisjet e tilla ruajtëse megjithëse përdoren zakonisht kanë shumë disavantazhe. Së pari, ato kanë një jetëgjatësi të ulët deri në mesatare dhe duhet të ruhen në kushte ideale të temperaturës dhe lagështisë që të mund të zgjasin për shumë dekada dhe kështu të kërkojnë hapësira të ruajtjes fizike të projektuara posaçërisht. Pothuajse të gjitha këto konsumojnë shumë energji, janë të mëdha dhe jopraktike dhe mund të dëmtohen me një rënie të thjeshtë. Disa prej tyre janë shumë të shtrenjta, shpesh janë të rrënuara me gabime të të dhënave dhe kështu nuk janë mjaftueshëm të fuqishme. Një opsion i cili është pranuar universalisht nga organizata quhet cloud computing - një marrëveshje në të cilën një kompani punëson në thelb një server "të jashtëm" për të trajtuar të gjitha kërkesat e tij për IT dhe ruajtjen e të dhënave, të referuara si "cloud". Një nga disavantazhet kryesore të kompjuterit cloud janë çështjet e sigurisë dhe privatësisë dhe cenueshmëria ndaj sulmeve nga hakerat. Ka edhe çështje të tjera si kostot e larta të përfshira, kontrolli i kufizuar nga organizata mëmë dhe varësia nga platforma. Cloud computing shihet ende një alternativë e mirë për ruajtjen afatgjatë. Sidoqoftë, duket se informacioni dixhital që gjenerohet në mbarë botën sigurisht që po tejkalon aftësinë tonë për ta ruajtur atë dhe nevojiten zgjidhje edhe më të forta për t'u kujdesur për këtë përmbytje të të dhënave duke ofruar shkallëzim për të marrë parasysh edhe nevojat e ardhshme të ruajtjes.
A mund të ndihmojë ADN-ja në ruajtjen e kompjuterit?
Vizioni i ADN (Acidi deoksiribonukleik) po konsiderohet si një mjet alternativ emocionues për ruajtjen e të dhënave dixhitale. ADN është materiali vetë-përsëritës i pranishëm në pothuajse të gjithë organizmat e gjallë dhe është ajo që përbën informacionin tonë gjenetik. Një artificial ose sintetik ADN është një material i qëndrueshëm i cili mund të bëhet duke përdorur makineritë e sintezës së oligonukleotideve të disponueshme në treg. Përfitimi kryesor i ADN-së është jetëgjatësia e saj si a ADN zgjat 1000 herë më shumë se silikoni (çip silikoni – materiali i përdorur për ndërtim kompjutera). Çuditërisht, vetëm një milimetër kub ADN mund të mbajë një kuintilion bajt të dhënash! ADN është gjithashtu një material ultrakompakt i cili nuk degradohet kurrë dhe mund të ruhet në një vend të freskët dhe të thatë për qindra shekuj. Ideja e përdorimit të ADN-së për ruajtje ka ekzistuar për një kohë të gjatë në vitin 1994. Arsyeja kryesore është mënyra e ngjashme në të cilën informacioni ruhet në një kompjuter dhe në faqen tonë. ADN – pasi që të dyja ruajnë skicat e informacionit. Një kompjuter ruan të gjitha të dhënat si 0 dhe 1 dhe ADN ruan të gjitha të dhënat e një organizmi të gjallë duke përdorur katër bazat - timinë (T), guaninë (G), adeninë (A) dhe citozinë (C). Prandaj, ADN-ja mund të quhet një pajisje standarde ruajtjeje, ashtu si një kompjuter, nëse këto baza mund të përfaqësohen si 0 (bazat A dhe C) dhe 1 (bazat T dhe G). ADN-ja është e fortë dhe afatgjatë, reflektimi më i thjeshtë është se kodi ynë gjenetik - plani i të gjithë informacionit tonë të ruajtur në ADN - transmetohet në mënyrë efikase nga një brez në tjetrin në mënyrë të përsëritur. Të gjithë gjigantët e softuerit dhe harduerit janë të prirur të përdorin ADN-në sintetike për ruajtjen e sasive të mëdha për të arritur qëllimin e tyre për zgjidhjen e arkivimit afatgjatë të të dhënave. Ideja është që së pari të konvertohet kodi kompjuterik 0s dhe 1s në kodin e ADN-së (A, C, T, G), kodi i konvertuar i ADN-së përdoret më pas për të prodhuar fije sintetike të ADN-së të cilat më pas mund të vendosen në ruajtje të ftohtë. Kurdoherë që kërkohet, vargjet e ADN-së mund të hiqen nga magazinimi i ftohtë dhe informacioni i tyre deshifrohet duke përdorur makinën e sekuencës së ADN-së dhe sekuencën e ADN-së më në fund përkthehet përsëri në formatin kompjuterik binar prej 1 dhe 0 për t'u lexuar në kompjuter.
Është treguar1 se vetëm disa gramë ADN mund të ruajnë kuintilion bajt të dhënash dhe ta mbajnë të paprekur deri në 2000 vjet. Megjithatë, ky kuptim i thjeshtë është përballur me disa sfida. Së pari, është mjaft e shtrenjtë dhe gjithashtu shumë e ngadaltë për të shkruar të dhëna në ADN, dmth. konvertimi aktual i 0-ve dhe 1-ve në bazat e ADN-së (A, T, C, G). Së dyti, pasi të dhënat "shkruhen" në ADN, është e vështirë të gjesh dhe të marrësh skedarë dhe kërkon një teknikë të quajtur ADN sekuenca – procesi i përcaktimit të rendit të saktë të bazave brenda a ADN molekula -pas së cilës të dhënat deshifrohen përsëri në 0 dhe 1.
Një studim i fundit2 nga shkencëtarët nga Microsoft Research dhe Universiteti i Uashingtonit kanë arritur një "qasje të rastësishme" në ruajtjen e ADN-së. Aspekti i "qasjes së rastësishme" është shumë i rëndësishëm sepse do të thotë që informacioni mund të transferohet në ose nga vendi (përgjithësisht një memorie) në të cilin çdo vendndodhje, pavarësisht se ku në sekuencë dhe mund të aksesohet drejtpërdrejt. Duke përdorur këtë teknikë të aksesit të rastësishëm, skedarët mund të merren nga ruajtja e ADN-së në një mënyrë selektive në krahasim me më parë, kur një rikthim i tillë kërkonte nevojën për të renditur dhe dekoduar një grup të dhënash të tërë të ADN-së për të gjetur dhe nxjerrë skedarët e paktë të kërkuar. Rëndësia e "aksesit të rastësishëm" rritet më tej kur sasia e të dhënave rritet dhe bëhet e madhe pasi zvogëlon sasinë e renditjes që duhet bërë. Është për herë të parë ndonjëherë qasja e rastësishme është shfaqur në një shkallë kaq të madhe. Studiuesit kanë zhvilluar gjithashtu një algoritëm për dekodimin dhe rivendosjen e të dhënave në mënyrë më efikase me më shumë tolerancë ndaj gabimeve të të dhënave duke e bërë procedurën e renditjes gjithashtu më të shpejtë. Më shumë se 13 milionë oligonukleotide sintetike të ADN-së u koduan në këtë studim, i cili ishte të dhëna me madhësi 200MB të përbërë nga 35 skedarë (që përmbajnë video, audio, imazhe dhe tekst) me madhësi nga 29KB në 44MB. Këta skedarë u morën individualisht pa asnjë gabim. Gjithashtu, autorët kanë shpikur algoritme të reja që janë më të fuqishme dhe më tolerante ndaj gabimeve në shkrimin dhe leximin e sekuencave të ADN-së. Ky studim i publikuar në Bioteknologji Natyra në një përparim të madh që tregon një sistem të zbatueshëm, në shkallë të gjerë për ruajtjen dhe marrjen e ADN-së.
Sistemi i ruajtjes së ADN-së duket shumë tërheqës sepse ka densitet të lartë të të dhënave, stabilitet të lartë dhe është i lehtë për t'u ruajtur, por padyshim ka shumë sfida përpara se të miratohet në mënyrë universale. Pak faktorë janë dekodimi i ADN-së që kërkon kohë dhe punë intensive (sekuenca) dhe gjithashtu sinteza e ADN. Teknika kërkon më shumë saktësi dhe mbulim më të gjerë. Edhe pse janë bërë përparime në këtë fushë, formati i saktë në të cilin do të ruhen të dhënat në afat të gjatë ADN është ende në zhvillim. Microsoft është zotuar të përmirësojë prodhimin e ADN-së sintetike dhe të adresojë sfidat për të hartuar një ADN plotësisht funksionale ADN Sistemi i ruajtjes deri në vitin 2020.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
1. Erlich Y dhe Zielinski D 2017. Shatërvani i ADN-së mundëson një arkitekturë ruajtjeje të fuqishme dhe efikase. Shkenca. 355 (6328). https://doi.org/10.1126/science.aaj2038
2. Organick L et al. 2018. Akses i rastësishëm në ruajtjen e të dhënave të ADN-së në shkallë të gjerë. Bioteknologjia e Natyrës. 36. https://doi.org/10.1038/nbt.4079
