قدرت DNA برای ذخیره اطلاعات ارتقا می یابد چاپ
نوشته شده توسط علیرضا رجائی   
سه شنبه, 30 دی 1399 ساعت 21:35


alt


تیمی از محققان میان رشته ای تکنیک جدیدی را برای ذخیره اطلاعات DNA (در این مورد به اسم "جادوگر اوز" ترجمه شده به اسپرانتو) با دقت و کارایی بی سابقه ای کشف کرده اند. این تکنیک از قابلیت ذخیره اطلاعات رشته های درهم تنیده DNA برای رمزگذاری و بازیابی اطلاعات به روشی با دوام و فشرده استفاده می کند.

این روش در مقاله ای در مجموعه مقالات آکادمی علوم ملی این هفته شرح داده شده است.

کلید دستیابی به موفقیت مهم یک الگوریتم رمزگذاری شده است که امکان بازیابی دقیق اطلاعات را حتی در صورت آسیب دیدن رشته های DNA در حین ذخیره سازی فراهم می کند، این گفته های ایلیا فینکلشتاین ، استادیار علوم زیستی مولکولی و یکی از نویسندگان این تحقیق است.

انسان ها در حال تولید اطلاعات با نرخهای بسیار بالاتر از گذشته هستند و این امر روشی است که برای ذخیره سازی اطلاعات بیشتر به طرز موثر و به روشی که مدت زمان طولانی داشته باشد کمک می کنند. شرکت هایی مانند گوگل و مایکروسافت از جمله شرکت هایی هستند که با استفاده از DNA برای ذخیره اطلاعات کاوش می کنند.

استفان جونز: یک دانشمند تحقیقاتی که در پروژه با فینکلشتاین همکاری داشت، بیل پرس: استادی که به طور مشترک در علوم کامپیوتر و زیست تلفیقی منصوب شده است و فارق التحصیل دکتری، جان هاوکینز، گفتند: "ما به روشی برای ذخیره این داده ها نیاز داریم تا در هر زمان و در صورت نیاز با قالبی قابل خواندن در دسترس باشد، این ایده از آنچه زیست شناسی میلیاردها سال انجام می دهد بهره می برد: ذخیره اطلاعات زیادی در یک فضای بسیار کوچک که مدت زمان طولانی طول می کشد. DNA فضای زیادی اشغال نمی کند ، می توان آن را در دمای اتاق ذخیره کرد و می تواند صدها هزار سال دوام بیاورد.

DNA حدود 5 میلیون برابر کارآمدتر از روش های ذخیره سازی فعلی است. به عبارت دیگر ، یک قطره DNA یک میلی لیتری می تواند اطلاعاتی را به اندازه دو Walmart پر از سرورهای داده، ذخیره کند. و DNA نیازی به خنک کننده دائمی و دیسک های سخت مستعد نقص مکانیکی ندارد.

فقط یک مشکل وجود دارد: DNA مستعد خطا است. و وقتی یک کد ژنتیکی دارای خطا باشد ، بسیار متفاوت از زمانی است که یک کد رایانه دارای خطا است. خطاها در کدهای رایانه ای به عنوان نقاط خالی کد نشان داده می شوند. خطاها در توالی DNA به صورت درج یا حذف نشان داده می شوند. مشکلی که وجود دارد این است که وقتی چیزی در DNA حذف یا اضافه می شود ، کل توالی تغییر می کند ، بدون اینکه نقاط خالی برای هشدار به کسی باشد.

قبلاً ، هنگامی که اطلاعات در DNA ذخیره می شد ، اطلاعاتی که باید ذخیره می شدند ، مانند یک پاراگراف از یک رمان ، 10 تا 15 بار تکرار می شدند. هنگام خواندن اطلاعات ، تکرارها برای از بین بردن درج یا حذف مقایسه می شوند.

جونز گفته: ما راهی برای ساختن اطلاعات بیشتر شبیه شبکه پیدا کردیم. هر بخش اطلاعات،اطلاعات دیگر را تقویت می کند. به این ترتیب ، فقط یکبار باید آن را خواند.

زبانی که محققان ایجاد کردند همچنین از بخشهایی از DNA که مستعد خطا هستند یا خواندن آنها دشوار است جلوگیری می کند. پارامترهای زبان همچنین می توانند با توجه به نوع اطلاعات ذخیره شده تغییر کنند. به عنوان مثال ، یک کلمه رها شده در یک رمان به اندازه از قلم افتادن صفر در اظهارنامه مالیاتی اهمیتی ندارد.

برای نشان دادن بازیابی اطلاعات از DNA تخریب شده ، تیم کد "جادوگر اوز" را در معرض دمای بالا و رطوبت شدید قرار داد. رشته های DNA توسط این شرایط سخت آسیب دیده بودند ، اما همه اطلاعات با موفقیت رمزگشایی شدند. هاوكینز كه اخیراً در موسسه مهندسی محاسبات و علوم اودن بود، گفت: "ما سعی كردیم به طور همزمان با بسیاری از مشكلات این فرآیند مقابله كنیم."

منبع :

وب سایت July 13, 2020 - sciencedaily

مترجم :

رحمان زاده - SMR

آخرین بروز رسانی در سه شنبه, 30 دی 1399 ساعت 21:56