ما هو تخزين بيانات الحمض النووي؟ هل هو مستقبل التخزين؟

على مر العقود ، تطورت تكنولوجيا التخزين وتحسنت. لقد انتقلت من الأقراص المضغوطة والأقراص المرنة إلى محركات الأقراص الصلبة والصلبة. ولكن لا تزال لدينا مشكلة: حجم التخزين المتاح والذي يتم إنتاجه لا يمكنه التعامل مع البيانات التي نستمر في إنتاجها.

لذا ، هل سيحل تخزين الحمض النووي المشكلة؟ هل يمكن تخزين البيانات في الحمض النووي؟

ما هو تخزين بيانات الحمض النووي؟

تخزين بيانات الحمض النووي هو عملية استخدام جزيئات الحمض النووي كوسيط تخزين. على عكس الأشكال الضوئية والمغناطيسية لتقنيات التخزين الموجودة اليوم ، لن يتم تخزين بيانات الحمض النووي بأرقام ثنائية (أي 1 و 0). بدلاً من ذلك ، سيتم ترميزها في قواعد نيوكليوتيدات الحمض النووي (A ، C ، G ، T) وتخزينها. ثم يتم تحويل هذه الخيوط إلى أرقام ثنائية عند الحاجة.

في الوقت الحالي ، يوجد أكثر من 11 تريليون جيجابايت من البيانات ، مع إضافة 2.5 مليون جيجابايت على الأقل كل يوم. لا تستطيع وسائط تخزين البيانات المتوفرة في العالم مواكبة هذه الزيادة الهائلة. تخزين الحمض النووي هو أحد الحلول لمشكلة التخزين.

كيف يعمل تخزين بيانات الحمض النووي؟

يرمز DNA للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين. إنه جزيء عضوي معقد يحمل المعلومات الجينية للكائن الحي. توجد في جميع البشر وتخزن معلومات مثل لون البشرة ولون العين والطول والسمات الجسدية والبيولوجية الأخرى.

يحتوي لولب الحمض النووي على أزواج متعددة ومتناوبة من أربع قواعد فريدة. هم الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) ، والثيمين (T). ترتبط هذه القواعد بحلزون الحمض النووي في أزواج تسمى أزواج القواعد. أزواج قاعدية هما الأدينين - الثايمين والجوانين - السيتوزين.

يتم تخزين البيانات بأرقام ثنائية (1 و 0) في الحوسبة التقليدية. في تخزين بيانات الحمض النووي ، تقوم قواعد النوكليوتيدات الأربعة (A ، C ، G ، T) بتخزين البيانات وترميزها. يتم تخزين المعلومات في تباديل لثلاث قواعد للنيوكليوتيدات ، تسمى الكودونات.

يتألف تخزين الحمض النووي من ثلاث عمليات: تشفير البيانات وتوليفها وتخزينها وفك تشفيرها. تُترجم الرموز الثنائية التي تحتوي على معلومات إلى أكواد أو أكواد DNA باستخدام خوارزمية. ثم يتم إيداعها في حاوية في بيئة باردة ومنظمة. يمكن تجميد المعلومات الحاملة للحمض النووي في محلول ، أو تخزينها على شكل قطرات ، أو تخزينها على رقائق السيليكون.

يعمل العلماء على جعل قراءة تخزين الحمض النووي أسرع وأقل تكلفة. اعتبارًا من الآن ، يجب نقل البيانات المخزنة في الحمض النووي إلى المختبر لفك تشفيرها إلى معلومات ثنائية خالية من الأخطاء ، ويستغرق الأمر وقتًا طويلاً.

على هذا النحو ، قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تصبح أجهزة تخزين بيانات الحمض النووي أجهزة رخيصة متاحة بسهولة سيستخدمها الجمهور.

يتم إجراء المزيد من الأبحاث حول تقنية تخزين الحمض النووي ، ولن يقلب بسهولة طرق التخزين الحالية حتى الآن. ولكن في غضون سنوات قليلة ، مع إجراء المزيد من الأبحاث والاختراقات التكنولوجية ، سيتم تخزين البيانات في الحمض النووي ، مما يحل مشاكل الفضاء والأمن والتدهور.

ما هي سعة التخزين لتخزين بيانات الحمض النووي؟

يعد تخزين بيانات الحمض النووي هو الحل المفضل لمشكلة نقص التخزين لأنه يمكنه تخزين كميات كبيرة من البيانات في مساحة صغيرة جدًا. غرام واحد من الحمض النووي يمكنه تخزين 215 بيتابايت من البيانات. بيتابايت هو 1،024 تيرابايت. لذلك يمكن لغرام واحد من الحمض النووي تخزين ما يقرب من 220،160 تيرابايت.

قارن ذلك بالتقنية الحالية: محرك القرص الصلب بسعة 1 تيرابايت يزن حوالي 400 جرام. لذلك ، لتخزين الكمية المعادلة من البيانات التي يحتفظ بها جرام واحد من الحمض النووي ، فأنت بحاجة إلى أكثر من 88 مليون جرام من محركات الأقراص الثابتة.

باستخدام هذه المعلومات ، يقول الباحثون إن جميع البيانات الموجودة في العالم الآن يمكن أن تتناسب مع صندوق أحذية باستخدام تخزين بيانات الحمض النووي.

ما هي مزايا تخزين بيانات الحمض النووي؟

يأتي استخدام تخزين الحمض النووي كوسيلة تخزين مع العديد من الفوائد على التخزين الرقمي. إنه يوفر سعة تخزين عالية للبيانات ، وعمرًا أطول بكثير من أشكال التخزين الأخرى ، والاكتناز ، وقابلية منخفضة للتأثر بالأعطال الفنية والكهربائية ، وقابلية التكرار.

كثافة التخزين

الميزة الرئيسية لتخزين الحمض النووي على وسائط التخزين الأخرى هي كثافة التخزين. على الرغم من أنك تخزين البيانات الخاصة بك عن بعد على السحابة أو NAS، لا تزال مخزنة في الخوادم الكبيرة ومراكز البيانات. مراكز البيانات هذه كبيرة مثل ملاعب كرة القدم وتكلف مليارات الدولارات للبناء والصيانة. الأمر يختلف مع تخزين بيانات الحمض النووي.

يسمح لك تخزين بيانات الحمض النووي بتخزين كميات هائلة من البيانات في مساحة مضغوطة للغاية. وبالتالي تقليل مشاكل المساحة ونفقات الصيانة ونقص معدات التخزين.

متانة

معدات التخزين الرقمية المتوفرة اليوم بعيدة كل البعد عن التحمل. كلهم عرضة للانحلال والتدهور. الانحلال الرقمي هو التحلل التدريجي للبيانات المخزنة على جهاز الكمبيوتر، التي تؤثر على ملايين الأشخاص كل عام.

يبلغ عمر النصف للحمض النووي 500 عام. عند تخزينها في بيئة مثالية ومنظمة ، يمكن أن تكون البيانات المخزنة في الحمض النووي متاحة لمئات السنين.

قابلية النسخ المتماثل

بسبب تدهور البيانات ، يجب نسخ البيانات في مراكز البيانات ونقلها إلى أجهزة أخرى بعد فترات زمنية للحفاظ على المعلومات المخزنة. هذه العملية مرهقة في كثير من الأحيان.

يمكن بسهولة نسخ البيانات المخزنة في الحمض النووي. إحدى الطرق التي اختبرها العلماء هي إدخال الحمض النووي بالمعلومات المخزنة في بكتيريا. ثم تتكاثر هذه البكتيريا—من تلقاء نفسها—جيل آخر من البكتيريا التي تمتلك نفس المعلومات المخزنة في الحمض النووي الأول دون أي أخطاء أو فقدان.

هل تخزين بيانات الحمض النووي هو مستقبل التخزين؟

بصراحة تامة. من المؤكد أن تخزين بيانات الحمض النووي يحدد جميع الحلول لمشاكل التخزين اليوم. يتم استخدامه بالفعل اليوم من قبل الشركات التي ترغب في الاحتفاظ بأرشيفات واسعة من المعلومات التي لا تحتاج إلى الوصول إليها بانتظام.

لسوء الحظ ، سوف يمر بعض الوقت قبل أن يصبح تخزين الحمض النووي خيارًا شائعًا ومتاحًا للتخزين بأسعار معقولة للجمهور. في غضون ذلك ، يتعين علينا أن نختار بعناية أفضل تنسيق تخزين لتخزين البيانات على المدى الطويل.

محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص الحالة الثابتة ومحركات أقراص فلاش: ما هي المدة التي ستستغرقها وسائط التخزين لديك؟

اقرأ التالي

نبذة عن الكاتب