ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΑΡΤΙΟΥ ~ η μυστική δύναμη του dna

παρουσίαση νέων τεχνολογιών & η χρηστικότητα & συμβολή τους στην καθημερινότητα

Το DNA, λίγο πολύ, όλοι μας το γνωρίζουμε. Είναι το μόριο το οποίο αποθηκεύει το γενετικό υλικό και προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά (και όχι μόνο) όλων των ζωντανών οργανισμών και ιών. Το DNA απομονώθηκε για πρώτη φορά το 1869, αλλά, η γνωστή σε όλους μας ελικοειδής μορφή του, επιβεβαιώθηκε το 1952. Πολύ έρευνα έχει γίνει γύρω από το DNA και η γενετική και μοριακή βιολογία έχουν γνωρίσει μεγάλη άνθιση ως αποτέλεσμα της απομόνωσης και μελέτης αυτού του μορίου. Το DNA όμως έχει και μια άλλη, ανεξερεύνητη ως τώρα, ιδιότητα. Αποτελεί ένα από τα καλύτερα μέσα αποθήκευσης ψηφιακής πληροφορίας!

Η ανθρωπότητα δημιουργεί δεδομένα με απίστευτους ρυθμούς και τεχνολογίες όπως το Διαδίκτυο, Big Data, Internet of Things, Artificial Intelligence, κλπ. όχι μόνο συμβάλλουν σε αυτή την ραγδαία αύξηση αλλά αλλάζουν εντελώς το τοπίο της ψηφιακής πληροφορίας. Μελέτες κάνουν λόγο για εκθετική αύξηση στην παραγωγή δεδομένων, ενώ, η κορυφαία εταιρία στον χώρο των αποθηκευτικών μέσων EMC, έχει υπολογίσει ότι ο συνολικός όγκος των δεδομένων διπλασιάζεται κάθε δυο χρόνια! Και, όπου υπάρχουν δεδομένα, υπάρχουν και ανάγκες για την αποθήκευση τους.

Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούμε μέχρι τώρα δεν είναι ικανές να ανταπεξέλθουν στους ρυθμούς αυτούς. Τα προβλήματα δεν εντοπίζονται μόνο στον περιορισμένο αριθμό δεδομένων που μπορούμε να αποθηκεύσουμε στα γνωστά μέσα αποθήκευσης (σκληρούς δίσκους, DVD, CD, USB, κλπ.). Υπάρχουν εξίσου σοβαροί περιορισμοί γύρω από την ασφάλεια, την δυνατότητα μακροχρόνιας αποθήκευσης, την ευκολία ανάκτησης, την ταχύτητα με την οποία γίνονται οι εγγραφές, κλπ.

Την λύση έρχεται να δώσει το συνθετικό DNA! Μελετητές και επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Κολούμπια και το Γενετικό Ερευνητικό Κέντρο της Νέας Υόρκης συνεργάστηκαν με την Twist Bioscience, μια εταιρία πρωτοπόρο στην δημιουργία συνθετικού DNA και ανέπτυξαν μια μέθοδο την οποία και αποκάλεσαν, DNA Fountain. Η μέθοδος αυτή προσφέρει υψηλά ποσοστά συμπίεσης δεδομένων, χωρίς να προκαλεί απώλεια ή φθορά στα δεδομένα αυτά. Το γκρουπ των επιστημόνων κατάφερε να αποθηκεύσει ένα σύνολο από αρχεία μικρού και μεγάλου όγκου, σε ένα πολύ μικρό κομμάτι DNA (μικρότερο από ένα σωματίδιο σκόνης!!) και εν συνεχεία να το ανακτήσει πλήρως και χωρίς την παραμικρή απώλεια.

Η μέθοδος χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο συμπίεσης, ο οποίος αποθηκεύει κομμάτια ψηφιακής πληροφορίας (ουσιαστικά, πληροφορία στην μορφή αλληλουχίας 0 και 1) σε μικροσκοπικές σταγόνες εμπλουτισμένες με συνθετικό γενετικό υλικό. Οι σταγόνες αυτές μαρκάρονται στο τέλος με ένα barcode το οποίο και βοηθάει στην ανάπλαση και ανάκτηση της πληροφορίας.

Ένα από τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας αυτής είναι το γεγονός ότι το DNA είναι το πυκνότερο αποθηκευτικό μέσο το οποίο γνωρίζουμε. Είναι τουλάχιστον 1.000.000 φορές πιο πυκνό από ό,τι άλλο ψηφιακό μέσο αποθήκευσης υπάρχει αυτή τη στιγμή. Η συγκεκριμένη τεχνολογία (DNA Fountain) απεδείχθη ότι μπορεί να πετύχει πυκνότητα της τάξης των 215 Petabytes ανά γραμμάριο. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να αποθηκεύσουμε όλα τα ψηφιακά δεδομένα που έχουμε δημιουργήσει μέχρι σήμερα σε ένα χώρο ίσο με ένα δωμάτιο διαμερίσματος!

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η υγρή μορφή του. Χάρη σε αυτήν, μπορούμε να δώσουμε ό,τι σχήμα θέλουμε χωρίς να κινδυνεύουμε να καταστρέψουμε την πληροφορία. Επίσης, η σύνθεση του εξασφαλίζει ατελείωτα αποθέματα για την δημιουργία συνθετικού DNA (σε αντίθεση με τα συμβατικά μέσα αποθήκευσης που χρησιμοποιούν στοιχεία και μέταλλα τα οποία μπορούν να εκλείψουν).

Και φυσικά, όπως μας έμαθε η παλαιοντολογία από την μελέτη DNA σε απολιθωμένο μαμούθ ηλικίας 45.000 ετών, το DNA μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα, χωρίς απώλειες, για πάρα (πάρα!) πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα!

Φυσικά, η καινοτόμος αυτή τεχνολογία χρειάζεται ακόμα κάποια χρόνια μελέτης και ανάπτυξης πριν μπορέσουμε να δούμε τις πρακτικές της εφαρμογές. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που καλούνται να λύσουν οι επιστήμονες είναι αυτό του κόστους. Αυτή τη στιγμή, η δημιουργία συνθετικού DNA κοστίζει περίπου 7.000 δολάρια Αμερικής, ενώ το κόστος για την ανάκτηση δεδομένων ανέρχεται στα 2.000 δολάρια Αμερικής. Το προαναφερθέν πείραμα, κόστισε περίπου 3.500 δολάρια Αμερικής ανά Megabyte.

Ας κάνουμε λίγη υπομονή όμως και, ποιος ξέρει .. ίσως σε 10 χρόνια από τώρα, αρχίσουμε να κυκλοφορούμε με ένα φιαλίδιο DNA κρεμασμένο στο λαιμό μας όπως κάναμε πριν 10 χρόνια με τα USB flash disk!

Για την ιστορία, να αναφέρουμε ότι το πείραμα του DNA Fountain αποθήκευσε τα παρακάτω αρχεία στο συνθετικό DNA:

Kolibri Operating System

French movie “Arrival of a train at La Ciotat”

$50 Amazon Gift Card

Computer malware virus

Claude Shannon theoretical study

Pioneer Spacecraft plaque

+Vassilis Anastasiadis

---

σχόλια; αντιρρήσεις; ερωτήσεις;

ΠΡΟΣΘΕΣΤΕ ΤΟΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟ ΣΑΣ

ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΣΗΜΕΡΙΝΟ ΘΕΜΑ