एक प्रगतिशील अध्ययनले विकासको खोजमा महत्त्वपूर्ण कदम अगाडि बढाउँछ डीएनए- डिजिटल डाटाको लागि आधारित भण्डारण प्रणाली।
डिजिटल डाटा ग्याजेटहरूमा हाम्रो निर्भरताको कारणले आज घातीय दरमा बढिरहेको छ र यसलाई बलियो दीर्घकालीन भण्डारण चाहिन्छ। डाटा भण्डारण बिस्तारै चुनौतीपूर्ण हुँदै गइरहेको छ किनभने वर्तमान डिजिटल प्रविधिले समाधान प्रदान गर्न सक्षम छैन। विगत दुई वर्षमा सबै इतिहासको तुलनामा धेरै डिजिटल डाटा सिर्जना भएको उदाहरण हो कम्प्युटर, वास्तवमा संसारमा हरेक दिन 2.5 क्विन्टिलियन बाइट {1 क्विन्टिलियन बाइट = 2,500,000 टेराबाइट (TB) = 2,500,000,000 Gigabytes (GB)} डाटा सिर्जना भइरहेको छ। यसमा सामाजिक सञ्जाल साइटहरू, अनलाइन बैंकिङ कारोबारहरू, कम्पनी र संस्थाहरूको रेकर्ड, भू-उपग्रहबाट प्राप्त डाटा, निगरानी, अनुसन्धान, विकास आदि समावेश छन्। यो डाटा ठूलो र असंरचित छ। तसर्थ, डाटा र यसको घातीय बृद्धिको लागि ठूलो भण्डारण आवश्यकताहरू सम्बोधन गर्नु अहिले ठूलो चुनौती हो, विशेष गरी संगठनहरू र कर्पोरेसनहरूका लागि जसले बलियो दीर्घकालीन भण्डारण चाहिन्छ।
हाल उपलब्ध विकल्पहरू हार्ड डिस्क, अप्टिकल डिस्कहरू (CDs), मेमोरी स्टिकहरू, फ्ल्यास ड्राइभहरू, र थप उन्नत टेप ड्राइभ वा अप्टिकल BluRay डिस्कहरू हुन् जसले लगभग 10 टेराबाइट (TB) डाटा भण्डारण गर्दछ। त्यस्ता भण्डारण उपकरणहरू सामान्यतया प्रयोग गरिए तापनि धेरै बेफाइदाहरू छन्। पहिलो, तिनीहरूसँग कम-देखि-मध्यम शेल्फ जीवन छ र तिनीहरू धेरै दशकहरू टिक्न सक्षम हुनको लागि आदर्श तापक्रम र आर्द्रता अवस्थाहरूमा भण्डारण गर्न आवश्यक छ र यसैले विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको भौतिक भण्डारण ठाउँहरू चाहिन्छ। लगभग यी सबैले धेरै शक्ति खपत गर्छन्, भारी र अव्यावहारिक छन् र एक साधारण गिरावटमा क्षतिग्रस्त हुन सक्छ। तिनीहरूमध्ये केही धेरै महँगो छन्, प्रायः डाटा त्रुटिले ग्रस्त हुन्छन् र यसैले पर्याप्त बलियो हुँदैनन्। संगठनद्वारा विश्वव्यापी रूपमा स्वीकृत भएको विकल्पलाई क्लाउड कम्प्युटिङ भनिन्छ - एउटा व्यवस्था जसमा कम्पनीले मूल रूपमा आफ्ना सबै IT र डाटा भण्डारण आवश्यकताहरू ह्यान्डल गर्नको लागि "बाहिर" सर्भरलाई काममा राख्छ, जसलाई "क्लाउड" भनिन्छ। क्लाउड कम्प्युटिङको प्राथमिक बेफाइदाहरू मध्ये एक सुरक्षा र गोपनीयता मुद्दाहरू र ह्याकरहरूद्वारा आक्रमणको जोखिम हो। त्यहाँ अन्य मुद्दाहरू पनि छन् जस्तै उच्च लागत समावेश, अभिभावक संगठन द्वारा सीमित नियन्त्रण र प्लेटफर्म निर्भरता। क्लाउड कम्प्युटिङ अझै पनि दीर्घकालीन भण्डारणको लागि राम्रो विकल्प देखिन्छ। यद्यपि, यस्तो देखिन्छ कि विश्वव्यापी रूपमा उत्पन्न भइरहेको डिजिटल जानकारीले यसलाई भण्डारण गर्ने हाम्रो क्षमतालाई पक्कै ओभरटेक गरिरहेको छ र भविष्यको भण्डारण आवश्यकताहरूलाई पनि ध्यानमा राख्न स्केलेबिलिटी प्रदान गर्दा यस डाटा बाढीलाई पूरा गर्न अझ बलियो समाधानहरू आवश्यक छ।
के डीएनए कम्प्युटर भण्डारणमा मद्दत गर्न सक्छ?
हाम्रो डीएनए (Deoxyribonucleic acid) लाई डिजिटल डाटा भण्डारणको लागि रोमाञ्चक वैकल्पिक माध्यमको रूपमा लिइन्छ। डीएनए लगभग सबै जीवित जीवहरूमा उपस्थित आत्म-प्रतिकृति सामग्री हो र यसले हाम्रो आनुवंशिक जानकारी गठन गर्दछ। एक कृत्रिम वा सिंथेटिक डीएनए यो एक टिकाऊ सामग्री हो जुन व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध ओलिगोन्यूक्लियोटाइड संश्लेषण मेसिनहरू प्रयोग गरेर बनाउन सकिन्छ। DNA को प्राथमिक फाइदा भनेको यसको दीर्घायु हो डीएनए सिलिकन भन्दा 1000 गुणा लामो समय सम्म रहन्छ (सिलिकन-चिप - निर्माण गर्न प्रयोग गरिने सामग्री कम्प्युटर)। अचम्मको कुरा, केवल एक एकल घन मिलिमिटर डीएनए डाटा को एक क्विन्टिलियन बाइट समात्न सक्छ! डीएनए यो पनि एक अल्ट्राकम्प्याक्ट सामग्री हो जुन कहिल्यै घट्दैन र सयौं शताब्दीको लागि चिसो, सुख्खा ठाउँमा भण्डारण गर्न सकिन्छ। भण्डारणको लागि डीएनए प्रयोग गर्ने विचार 1994 मा धेरै लामो समयदेखि चलिरहेको छ। यसको मुख्य कारण कम्प्युटरमा र हाम्रो जानकारी भण्डारण गर्ने समान फैशन हो। डीएनए - किनकि दुबैले जानकारीको खाका भण्डारण गर्दछ। कम्प्यूटरले सबै डाटालाई ०s र १s को रूपमा भण्डार गर्दछ र DNA ले चारवटा आधारहरू - थाइमाइन (T), गुआनिन (G), एडिनिन (A) र साइटोसिन (C) प्रयोग गरेर जीवित जीवको सबै डाटा भण्डारण गर्दछ। त्यसकारण, DNA लाई कम्प्युटर जस्तै मानक भण्डारण यन्त्र भनिन्छ, यदि यी आधारहरूलाई 0s (आधार A र C) र 1s (आधार T र G) को रूपमा प्रतिनिधित्व गर्न सकिन्छ। DNA कठिन र दिर्घकालिन हुन्छ, सबैभन्दा सरल प्रतिबिम्ब हो कि हाम्रो आनुवंशिक कोड - DNA मा भण्डारण गरिएका हाम्रा सबै जानकारीको खाका - कुशलतापूर्वक एक पुस्ताबाट अर्को पुस्तामा दोहोर्याइएको तरिकामा प्रसारित हुन्छ। सबै सफ्टवेयर र हार्डवेयर दिग्गजहरू डेटाको दीर्घकालीन अभिलेख समाधान गर्ने लक्ष्य हासिल गर्न ठूलो मात्रामा भण्डारण गर्न सिंथेटिक DNA प्रयोग गर्न उत्सुक छन्। कम्प्युटर कोड 0s र 1s लाई पहिले DNA कोड (A, C, T, G) मा रूपान्तरण गर्ने विचार हो, परिवर्तित DNA कोडलाई DNA को सिंथेटिक स्ट्र्यान्डहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ जुन त्यसपछि कोल्ड स्टोरेजमा राख्न सकिन्छ। जब पनि आवश्यक हुन्छ, DNA स्ट्र्यान्डहरू कोल्ड स्टोरेजबाट हटाउन सकिन्छ र तिनीहरूको जानकारी DNA सिक्वेन्सिङ मेसिन र DNA अनुक्रम प्रयोग गरेर डिकोड गरी अन्ततः कम्प्युटरमा पढ्नको लागि 0s र 1s को बाइनरी कम्प्युटर ढाँचामा अनुवाद गरिन्छ।
देखाइएको छ1 कि केहि ग्राम DNA ले क्विन्टिलियन बाइट डाटा भण्डारण गर्न सक्छ र यसलाई 2000 वर्ष सम्म अक्षुण्ण राख्न सक्छ। यद्यपि, यो सरल बुझाइले केही चुनौतीहरूको सामना गरेको छ। पहिलो, यो धेरै महँगो छ र DNA मा डाटा लेख्न पीडादायी ढिलो छ अर्थात् 0s र 1s को DNA आधारहरू (A, T, C, G) मा वास्तविक रूपान्तरण। दोस्रो, एक पटक डाटा DNA मा "लिखित" भइसकेपछि, फाइलहरू फेला पार्न र पुन: प्राप्त गर्न चुनौतीपूर्ण हुन्छ र यसको लागि एउटा प्रविधि चाहिन्छ। डीएनए अनुक्रम - a भित्र आधारहरूको सटीक क्रम निर्धारण गर्ने प्रक्रिया डीएनए अणु - जस पछि डेटा 0s र 1s मा फिर्ता डिकोड हुन्छ।
हालैको अध्ययन2 माइक्रोसफ्ट रिसर्च र वाशिंगटन विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूले डीएनए भण्डारणमा "यादृच्छिक पहुँच" हासिल गरेका छन्। "यादृच्छिक पहुँच" पक्ष धेरै महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसको मतलब यो हो कि जानकारी स्थानान्तरण गर्न सकिन्छ वा ठाउँबाट (सामान्यतया मेमोरी) जसमा प्रत्येक स्थान, जहाँसुकै अनुक्रममा र सीधा पहुँच गर्न सकिन्छ। अनियमित पहुँचको यस प्रविधिको प्रयोग गरेर, फाइलहरू पहिलेको तुलनामा चयनात्मक रूपमा DNA भण्डारणबाट पुन: प्राप्त गर्न सकिन्छ, जब यस्तो पुन: प्राप्तिले चाहिने केही फाइलहरू फेला पार्न र निकाल्नको लागि सम्पूर्ण DNA डाटासेटलाई अनुक्रम र डिकोड गर्न आवश्यक हुन्छ। "यादृच्छिक पहुँच" को महत्त्व अझ बढाइन्छ जब डेटाको मात्रा बढ्छ र ठूलो हुन्छ किनभने यसले गर्न आवश्यक पर्ने अनुक्रमको मात्रा घटाउँछ। यति ठूलो मात्रामा अनियमित पहुँच देखाइएको यो पहिलो पटक हो। अन्वेषकहरूले अनुक्रमण प्रक्रियालाई पनि छिटो बनाउने डेटा त्रुटिहरूलाई थप सहिष्णुताका साथ डाटालाई अझ कुशलतापूर्वक डिकोडिङ र पुनर्स्थापनाको लागि एल्गोरिथ्म विकास गरेका छन्। यस अध्ययनमा 13 मिलियन भन्दा बढी सिंथेटिक डीएनए ओलिगोन्युक्लियोटाइडहरू इन्कोड गरिएको थियो जुन 200KB देखि 35MB सम्मको साइजमा 29 फाइलहरू (भिडियो, अडियो, छविहरू र पाठ समावेश गरिएको) 44MB साइजको डेटा थियो। यी फाइलहरू कुनै त्रुटि बिना व्यक्तिगत रूपमा पुनःप्राप्त गरियो। साथै, लेखकहरूले नयाँ एल्गोरिदमहरू बनाएका छन् जुन DNA अनुक्रमहरू लेख्न र पढ्नमा अझ बलियो र त्रुटि सहनशील छन्। मा प्रकाशित यो अध्ययन प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी DNA भण्डारण र पुन: प्राप्तिको लागि एक व्यवहार्य, ठूला स्तरको प्रणाली देखाउँदै प्रमुख प्रगतिमा।
DNA भण्डारण प्रणाली धेरै आकर्षक देखिन्छ किनभने यसमा उच्च डाटा घनत्व, उच्च स्थिरता र भण्डारण गर्न सजिलो छ तर यसलाई विश्वव्यापी रूपमा अपनाउन अघि धेरै चुनौतीहरू छन्। केहि कारकहरू समय र श्रम-गहन DNA को डिकोडिङ (अनुक्रमण) र संश्लेषण पनि हुन्। डीएनए। प्रविधिलाई थप शुद्धता र फराकिलो कभरेज चाहिन्छ। यद्यपि यस क्षेत्रमा प्रगतिहरू गरिए पनि सही ढाँचामा डाटा दीर्घकालीन रूपमा भण्डारण गरिनेछ। डीएनए अझै विकसित हुँदैछ। माइक्रोसफ्टले सिंथेटिक डीएनएको उत्पादनमा सुधार गर्ने र पूर्ण रूपमा सञ्चालनको डिजाइन गर्न चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्ने वाचा गरेको छ डीएनए 2020 सम्म भण्डारण प्रणाली।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
1. Erlich Y र Zielinski D 2017। DNA फाउन्टेनले बलियो र कुशल भण्डारण वास्तुकला सक्षम बनाउँछ। विज्ञान। ३५५(६३२८)। https://doi.org/10.1126/science.aaj2038
२. अर्गानिक एल एट अल। 2. ठूलो मात्रामा DNA डाटा भण्डारणमा अनियमित पहुँच। प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी। ३६। https://doi.org/10.1038/nbt.4079
