امکان ذخیرهسازی ۴۵۵ اگزابایت اطلاعات درون یک گرم DNA + عکس
خبرگزاری میزان - با توجه به سرعت تولید داده در زمینههای مختلف علمی و توانایی عجیب نسل جدید در تولید محتوا، به نظر میرسد که فناوریهای کنونی ذخیره سازی اطلاعات توان پاسخگویی به این حجم از تولید محتوا و داده را نداشته باشند. بر این اساس تکامل DNA منجر به شکلگیری نوع ویژهای از فضاهای ذخیره سازی شده که از لحاظ فیزیکی بسیار فشرده است و گاهی اوقات حتی با گذشت صدها هزار سال بدون کم و کاست و به صورت بینقص در داخل استخوان دوام میآورد.
کد خبر: ۱۰۵۵۵۲
تاریخ: ۱۲ آذر ۱۳۹۴ - ۱۸:۰۹
خبرگزاری میزان -
به گزارش به نقل از زومیت، در عصر فضاهای ذخیرهسازی ابری و حسابهای کاربری با قابلیت بازیابی، ایدهی ناپدید شدن ناگهانی اطلاعات کمی عجیب و دور از ذهن به نظر میرسد، اتحادیه اروپا اخیراً برای ملزم ساختن شرکتها جهت فراهم ساختن امکان حذف اطلاعات برای کاربرانشان، قانون حق فراموش شدن را تصویب کرده است. با توجه به حجم سرسامآور اطلاعاتی که به صورت لحظهای تولید شده و در فضای مجازی در دسترس عموم قرار میگیرد، آیا این روند کماکان ادامه خواهد داشت؟
درحال حاضر جستجو و یافتن توئیتی پس از گذشت چند هفته از ارسال آن، به دشواری صورت میگیرد. حجم فایلهای ویدئویی تولید شده توسط کاربران اینترنت به صورت سرسام آوری در حال افزایش است. آیا سرعت پیشرفت فناوریهای مرتبط با ذخیرهسازی دیجیتال محتوا یارای تقابل با توانایی بشریت در تولید محتوا را دارد؟
شاید در آینده نیازی به فناوریهای یاد شده نباشد؛ تکامل DNA منجر به شکلگیری نوع ویژهای از فضاهای ذخیره سازی شده است که از لحاظ فیزیکی بسیار فشرده بوده و گاهی اوقات حتی با گذشت صدها هزار سال بدون کم و کاست و به صورت بینقص در داخل استخوان دوام میآورد. DNA دیسک سخت طبیعت به شمار میرود و اگرچه بینقص نیست، با این حال ویژگیهای منحصر بفردی در بطن خود دارد که حتی پیشرفتهترین فناوریهای دیجیتال نیز از آنها بی بهرهاند. امروزه با پیشرفتهای حاصل شده در زمینهی علم ژنتیک، میتوان به صورت عملی از قابلیتهای DNA در ذخیرهسازی اطلاعات استفاده کرد. با ورود حافظههای مولکولی امکان ذخیرهسازی دانش و اطلاعات در خارج از مغز انسان فراهم خواهد شد.
بحران اطلاعات
اگرچه تحول فضاهای ذخیرهسازی از اینترنت به ترتیبدهی ژنومی میتواند باعث استفاده مردم از ویژگیهای جذاب این دنیای جدید شود، در عین حال میتواند منجر به کاهش علاقه کاربران به استفاده از اینترنت شود. این موضوع میتواند تمامیت دادههای مهم را به خطر بیندازد. اگر ما نیاز به فضای زیادی برای ذخیره سازی اطلاعات خود داشته و از طرفی امکان خرید سرویسهای مختلف تهیه نسخه پشتیبان از اطلاعات را نداشته باشیم، بنابراین به تدریج بروز نقصهای سختافزاری و نوسان در جریان برق میتواند منجر به از دست رفتن اطلاعات و دانش بشری شود.
به این نکته توجه داشته باشید که با وجود پیشرفتهای فوقالعاده ما در زمینههای مختلف دانش مانند همجوشی هستهای، سیاه چالهها و مهندسی ژنتیک، هیچ وقت قادر به بازیابی دانش از دست رفته در اثر وقوع آتش سوزی در کتابخانهی اسکندریه نخواهیم بود. متاسفانه امکان خلق مجدد افکار مردم باستان یا بازیابی بینش منحصر بفرد موجود در اسناد و کتیبههایی که در زمانهای گذشته تبدیل به خاکستر شدهاند، وجود ندارد. اگرچه در حال حاضر فراموش شدن یک توئیت و نبود امکان بازیابی آن احتمالاً موضوع کم اهمیتی به نظر برسد، با این حال اگر وقوع چنین مشکلی را در مقیاس گستردهای در نظر بگیریم، مسلما به مسئلهی نگران کنندهای بدل خواهد شد.
کتابخانه کنگرهی آمریکا زمانی در صدد گردآوری و مدیریت آرشیو کاملی از پستها و پیغامهای توئیتری برآمد، اما با رسیدن تعداد پستها به حدود ۵۰۰ میلیارد، این پروژه عملا به بنبست خورد. طبق ادعای مدیران یوتیوب، این شبکه در هر دقیقه پذیرای حدودا ۴۰۰ ساعت فایل ویدئویی جدید است، بنابراین تقلای گوگل برای سودده ساختن این کسب و کار موفق، چندان عجیب به نظر نمیآید. با در نظر گرفتن توانایی ابزارهای پوشیدنی در ثبت دقیق پارامترهای سلامت و اطلاعات شخصی افراد، تغییر روند فزاینده و رو به رشد به وجود آمده در زمینه تولید داده، دور از ذهن به نظر میرسد.
در سال ۲۰۱۲، وبسایت ExtremeTech مقالهای را در مورد اکتشافی فوقالعاده در زمینه علم ژنتیک منتشر کرد، براساس این مقاله، محققان دانشگاه هاروارد موفق به ذخیرهسازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در یک گرم ماده شده بودند. این دستاورد علاوه بر اثبات صحت ایده مورد بحث، یادآور این نکته نیز شد که بیولوژی در حقیقت فرم ژنتیکی دادهها است. از آن زمان تا کنون شرکتهای مختلف در پی تجاریسازی این اکتشاف هستند. به نظر میرسد مسئله ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات بسیار بغرنجتر و جدیتر از پیشبینیهای دانشمندان است.
وجود دو عامل اساسی باعث جذابیت هر چه بیشتر این ایده میشود: DNA بسیار کوچک بوده و قادر به ذخیرهسازی حجم بسیار بالایی از اطلاعات درون یک حجم فیزیکی بسیار ناچیز است و دوام آن از هر نوع سیگنال مغناطیسی و نوری بیشتر است.
مزیت اول به هیچ وجه قابل چشمپوشی نیست، DNA قادر به نگهداری حجم فوقالعاده بالایی از داده درون خود است. دستاورد دانشمندان در مورد ذخیرهسازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در نوع خود بینظیر است، اما این عدد به هیچ وجه نزدیک به مرز توانایی DNA در ذخیرهسازی اطلاعات نیست؛ از لحاظ تئوری یک گرم DNA قادر به نگهداری ۴۵۵ اگزابایت اطلاعات درون خود است. این عدد از حجم کل دادههای دیجیتال موجود در دنیا با اختلاف فاحشی بیشتر است. حتی اگر به دلیل وجود ناکارآمدیهای موجود و نیاز مبرم برای بررسی چند بارهی خطاها، به یک درصد از این ظرفیت نظری یعنی ۴.۵ اگزابایت به ازای هر گرم یا ۴.۵ میلیون ترابایت به ازای هر گرم دست یابیم، باز هم عدد به دست آمده بسیار قابل توجه خواهد بود.
اما از طرف دیگر DNA عمری بسیار طولانی دارد، البته این مورد کمی با شناخت ما از آن در تناقض است چرا که DNA در حقیقت بسیار ظریف بوده و دوام بسیار پایینی دارد بطوری که باید آن را در محیط بسیار خاصی نگهداری کرد اما این ماده از پایداری بسیار بالایی برخوردار است، به این مفهوم که اگر از آن در شرایط مناسبی نگهداری شود تا میلیونها سال بدون عیب و نقص عمر خواهد کرد. فسیلهای به جا مانده از استخوانهای موجودات صدها هزار سال پیش، حاوی نمونههایی سالم از DNA هستند. بنابراین دور از ذهن نیست که دانشمندان نیز در آزمایشگاهی بسیار مجهز خود قادر به نگهداری از DNA باشند.
در حال حاضر ساخت و تکثیر دادههای مبتنی بر DNA به کمک سیستمهای خودکار تولید مولکولهای DNA از کدهای دیجیتال و تکنیکهای پیشرفته تکثیر، به سادگی و تنها در عرض چند ساعت انجام می شود. البته عامل مهم در به وجود آمدن چنین پیشرفتهایی، تکامل بیولوژیک و وجود دانشمندانی است که از این تکامل به صورت مناسبی بهره گرفتهاند.
ایرادهای DNA
با این همه DNA نیز مشکلات خاص خود را دارد. این ماده برای ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات بسیار مناسب است اما استفاده از آن برای داشتن آرشیوی تعاملی که دسترسی به آن به سرعت صورت گیرد، به هیچ وجه ایده خوبی نیست. ممکن است استفاده از این فناوری برای آرشیو کردن پیغامهای توئیتری بسیار مناسب باشد، اما این آرشیو فاقد قابلیت جستجو خواهد بود، چرا که فناوریهای موجود برای جستجوی اطلاعات از داخل DNA برای کاربردهای امروزی بسیار کند و ناکارآمد است و از سویی دیگر خواندن اطلاعات داخل DNA ممکن است سلامت این ماده را به خطر بیندازد. به این علت است که بسیاری از افراد DNA را برای کاربردهایی نظیر کپسولهای زمان مناسب میدانند. یقیناً این ماده قادر به ذخیرهسازی حجم فوقالعاده بالایی از اطلاعات درون خود است اما دسترسی به این اطلاعات کار سادهای نخواهد بود.
علاوه بر این، مشکل دیگر، توانایی خود DNA در ذخیرهسازی داده است. حجم غیر قابل تصوری از دادهی مرتبط با DNA در دنیای بیولوژی وجود دارد. افزون بر این، دانشمندان نیز با آنالیز و بررسی چنین دادههایی، روز به روز بر حجم آن میافزایند. حتی یوتیوب نیز در زمینه تولید داده، در مقابل شاخههای مختلف تحقیقاتی علمی حرفی برای گفتن ندارد.
در حاضر ظرفیت DNA برای ذخیرهسازی اطلاعات بسیار بیشتر از نیاز کنونی و آیندهی ما در زمینه ذخیره سازی داده است، اما ما تنها به دنبال ذخیرهسازی اطلاعات نیستیم؛ DNA نقشی کلیدی در زمینهی زنده نگه داشتن دانش و تاریخ ما در طول دههها، قرنها و هزارهی پیش رو خواهد داشت، اما یقینا به این زودی قادر به اجرای سیستمهای عامل خود از حافظههای مبتنی بر DNA نخواهیم بود.
مرزهای جدید
احتمالا در آینده ذخیرهسازی اطلاعات به دو شاخه متفاوت تقسیم خواهد شد؛ ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات با امکان دسترسی نسبتاً پایین و ذخیرهسازی کوتاه مدت با امکان جستجو و دسترسی ساده به اطلاعات. نوع کوتاه مدت ذخیرهسازی سرعت دسترسی بالایی را فراهم میکند اما دوام بسیار پایینی دارد. با این حال اعتماد ما به فناوری دیجیتال کنونی برای استفاده از آن جهت ذخیرهسازی و انتقال دانش به نسلهای آینده، بسیار دور از ذهن به نظر میرسد.
/انتهای پیام/
: انتشار مطالب و اخبار تحلیلی سایر رسانههای داخلی و خارجی لزوماً به معنای تایید محتوای آن نیست و صرفاً جهت اطلاع کاربران از فضای رسانهای منتشر میشود.
درحال حاضر جستجو و یافتن توئیتی پس از گذشت چند هفته از ارسال آن، به دشواری صورت میگیرد. حجم فایلهای ویدئویی تولید شده توسط کاربران اینترنت به صورت سرسام آوری در حال افزایش است. آیا سرعت پیشرفت فناوریهای مرتبط با ذخیرهسازی دیجیتال محتوا یارای تقابل با توانایی بشریت در تولید محتوا را دارد؟
شاید در آینده نیازی به فناوریهای یاد شده نباشد؛ تکامل DNA منجر به شکلگیری نوع ویژهای از فضاهای ذخیره سازی شده است که از لحاظ فیزیکی بسیار فشرده بوده و گاهی اوقات حتی با گذشت صدها هزار سال بدون کم و کاست و به صورت بینقص در داخل استخوان دوام میآورد. DNA دیسک سخت طبیعت به شمار میرود و اگرچه بینقص نیست، با این حال ویژگیهای منحصر بفردی در بطن خود دارد که حتی پیشرفتهترین فناوریهای دیجیتال نیز از آنها بی بهرهاند. امروزه با پیشرفتهای حاصل شده در زمینهی علم ژنتیک، میتوان به صورت عملی از قابلیتهای DNA در ذخیرهسازی اطلاعات استفاده کرد. با ورود حافظههای مولکولی امکان ذخیرهسازی دانش و اطلاعات در خارج از مغز انسان فراهم خواهد شد.
بحران اطلاعات
اگرچه تحول فضاهای ذخیرهسازی از اینترنت به ترتیبدهی ژنومی میتواند باعث استفاده مردم از ویژگیهای جذاب این دنیای جدید شود، در عین حال میتواند منجر به کاهش علاقه کاربران به استفاده از اینترنت شود. این موضوع میتواند تمامیت دادههای مهم را به خطر بیندازد. اگر ما نیاز به فضای زیادی برای ذخیره سازی اطلاعات خود داشته و از طرفی امکان خرید سرویسهای مختلف تهیه نسخه پشتیبان از اطلاعات را نداشته باشیم، بنابراین به تدریج بروز نقصهای سختافزاری و نوسان در جریان برق میتواند منجر به از دست رفتن اطلاعات و دانش بشری شود.
به این نکته توجه داشته باشید که با وجود پیشرفتهای فوقالعاده ما در زمینههای مختلف دانش مانند همجوشی هستهای، سیاه چالهها و مهندسی ژنتیک، هیچ وقت قادر به بازیابی دانش از دست رفته در اثر وقوع آتش سوزی در کتابخانهی اسکندریه نخواهیم بود. متاسفانه امکان خلق مجدد افکار مردم باستان یا بازیابی بینش منحصر بفرد موجود در اسناد و کتیبههایی که در زمانهای گذشته تبدیل به خاکستر شدهاند، وجود ندارد. اگرچه در حال حاضر فراموش شدن یک توئیت و نبود امکان بازیابی آن احتمالاً موضوع کم اهمیتی به نظر برسد، با این حال اگر وقوع چنین مشکلی را در مقیاس گستردهای در نظر بگیریم، مسلما به مسئلهی نگران کنندهای بدل خواهد شد.
کتابخانه کنگرهی آمریکا زمانی در صدد گردآوری و مدیریت آرشیو کاملی از پستها و پیغامهای توئیتری برآمد، اما با رسیدن تعداد پستها به حدود ۵۰۰ میلیارد، این پروژه عملا به بنبست خورد. طبق ادعای مدیران یوتیوب، این شبکه در هر دقیقه پذیرای حدودا ۴۰۰ ساعت فایل ویدئویی جدید است، بنابراین تقلای گوگل برای سودده ساختن این کسب و کار موفق، چندان عجیب به نظر نمیآید. با در نظر گرفتن توانایی ابزارهای پوشیدنی در ثبت دقیق پارامترهای سلامت و اطلاعات شخصی افراد، تغییر روند فزاینده و رو به رشد به وجود آمده در زمینه تولید داده، دور از ذهن به نظر میرسد.
DNA به عنوان فضای ذخیرهسازی اطلاعات نسل آینده
در سال ۲۰۱۲، وبسایت ExtremeTech مقالهای را در مورد اکتشافی فوقالعاده در زمینه علم ژنتیک منتشر کرد، براساس این مقاله، محققان دانشگاه هاروارد موفق به ذخیرهسازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در یک گرم ماده شده بودند. این دستاورد علاوه بر اثبات صحت ایده مورد بحث، یادآور این نکته نیز شد که بیولوژی در حقیقت فرم ژنتیکی دادهها است. از آن زمان تا کنون شرکتهای مختلف در پی تجاریسازی این اکتشاف هستند. به نظر میرسد مسئله ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات بسیار بغرنجتر و جدیتر از پیشبینیهای دانشمندان است.
وجود دو عامل اساسی باعث جذابیت هر چه بیشتر این ایده میشود: DNA بسیار کوچک بوده و قادر به ذخیرهسازی حجم بسیار بالایی از اطلاعات درون یک حجم فیزیکی بسیار ناچیز است و دوام آن از هر نوع سیگنال مغناطیسی و نوری بیشتر است.
مزیت اول به هیچ وجه قابل چشمپوشی نیست، DNA قادر به نگهداری حجم فوقالعاده بالایی از داده درون خود است. دستاورد دانشمندان در مورد ذخیرهسازی ۷۰۰ ترابایت اطلاعات در نوع خود بینظیر است، اما این عدد به هیچ وجه نزدیک به مرز توانایی DNA در ذخیرهسازی اطلاعات نیست؛ از لحاظ تئوری یک گرم DNA قادر به نگهداری ۴۵۵ اگزابایت اطلاعات درون خود است. این عدد از حجم کل دادههای دیجیتال موجود در دنیا با اختلاف فاحشی بیشتر است. حتی اگر به دلیل وجود ناکارآمدیهای موجود و نیاز مبرم برای بررسی چند بارهی خطاها، به یک درصد از این ظرفیت نظری یعنی ۴.۵ اگزابایت به ازای هر گرم یا ۴.۵ میلیون ترابایت به ازای هر گرم دست یابیم، باز هم عدد به دست آمده بسیار قابل توجه خواهد بود.
اما از طرف دیگر DNA عمری بسیار طولانی دارد، البته این مورد کمی با شناخت ما از آن در تناقض است چرا که DNA در حقیقت بسیار ظریف بوده و دوام بسیار پایینی دارد بطوری که باید آن را در محیط بسیار خاصی نگهداری کرد اما این ماده از پایداری بسیار بالایی برخوردار است، به این مفهوم که اگر از آن در شرایط مناسبی نگهداری شود تا میلیونها سال بدون عیب و نقص عمر خواهد کرد. فسیلهای به جا مانده از استخوانهای موجودات صدها هزار سال پیش، حاوی نمونههایی سالم از DNA هستند. بنابراین دور از ذهن نیست که دانشمندان نیز در آزمایشگاهی بسیار مجهز خود قادر به نگهداری از DNA باشند.
در حال حاضر ساخت و تکثیر دادههای مبتنی بر DNA به کمک سیستمهای خودکار تولید مولکولهای DNA از کدهای دیجیتال و تکنیکهای پیشرفته تکثیر، به سادگی و تنها در عرض چند ساعت انجام می شود. البته عامل مهم در به وجود آمدن چنین پیشرفتهایی، تکامل بیولوژیک و وجود دانشمندانی است که از این تکامل به صورت مناسبی بهره گرفتهاند.
ایرادهای DNA
با این همه DNA نیز مشکلات خاص خود را دارد. این ماده برای ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات بسیار مناسب است اما استفاده از آن برای داشتن آرشیوی تعاملی که دسترسی به آن به سرعت صورت گیرد، به هیچ وجه ایده خوبی نیست. ممکن است استفاده از این فناوری برای آرشیو کردن پیغامهای توئیتری بسیار مناسب باشد، اما این آرشیو فاقد قابلیت جستجو خواهد بود، چرا که فناوریهای موجود برای جستجوی اطلاعات از داخل DNA برای کاربردهای امروزی بسیار کند و ناکارآمد است و از سویی دیگر خواندن اطلاعات داخل DNA ممکن است سلامت این ماده را به خطر بیندازد. به این علت است که بسیاری از افراد DNA را برای کاربردهایی نظیر کپسولهای زمان مناسب میدانند. یقیناً این ماده قادر به ذخیرهسازی حجم فوقالعاده بالایی از اطلاعات درون خود است اما دسترسی به این اطلاعات کار سادهای نخواهد بود.
علاوه بر این، مشکل دیگر، توانایی خود DNA در ذخیرهسازی داده است. حجم غیر قابل تصوری از دادهی مرتبط با DNA در دنیای بیولوژی وجود دارد. افزون بر این، دانشمندان نیز با آنالیز و بررسی چنین دادههایی، روز به روز بر حجم آن میافزایند. حتی یوتیوب نیز در زمینه تولید داده، در مقابل شاخههای مختلف تحقیقاتی علمی حرفی برای گفتن ندارد.
در حاضر ظرفیت DNA برای ذخیرهسازی اطلاعات بسیار بیشتر از نیاز کنونی و آیندهی ما در زمینه ذخیره سازی داده است، اما ما تنها به دنبال ذخیرهسازی اطلاعات نیستیم؛ DNA نقشی کلیدی در زمینهی زنده نگه داشتن دانش و تاریخ ما در طول دههها، قرنها و هزارهی پیش رو خواهد داشت، اما یقینا به این زودی قادر به اجرای سیستمهای عامل خود از حافظههای مبتنی بر DNA نخواهیم بود.
مرزهای جدید
احتمالا در آینده ذخیرهسازی اطلاعات به دو شاخه متفاوت تقسیم خواهد شد؛ ذخیرهسازی بلندمدت اطلاعات با امکان دسترسی نسبتاً پایین و ذخیرهسازی کوتاه مدت با امکان جستجو و دسترسی ساده به اطلاعات. نوع کوتاه مدت ذخیرهسازی سرعت دسترسی بالایی را فراهم میکند اما دوام بسیار پایینی دارد. با این حال اعتماد ما به فناوری دیجیتال کنونی برای استفاده از آن جهت ذخیرهسازی و انتقال دانش به نسلهای آینده، بسیار دور از ذهن به نظر میرسد.
/انتهای پیام/
: انتشار مطالب و اخبار تحلیلی سایر رسانههای داخلی و خارجی لزوماً به معنای تایید محتوای آن نیست و صرفاً جهت اطلاع کاربران از فضای رسانهای منتشر میشود.