دانشمندان 11.28 مگابایت داده‌های MRI مغز را به 250,000 توالی DNA رمزگذاری کردند
اسکن‌های MRI مغز اطلاعات ارزشمندی درباره بدن ما ارائه می‌دهند. اما حجم زیاد داده‌های تولید شده مانعی جدی برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت است.
محققان دانشگاه تیانجین چین راه‌حلی نوآورانه ارائه کرده‌اند: ذخیره داده‌های MRI مغز در DNA.
در سال‌های اخیر، DNA به عنوان وسیله‌ای برای حفظ اطلاعات دیجیتال برای نسل‌های آینده مورد توجه قرار گرفته است.
این تیم می‌گوید که DNA - که به دلیل پایداری و چگالی خود شناخته شده است - می‌تواند گزینه‌ای ایده‌آل برای ذخیره‌سازی داده‌های MRI باشد.
”ذخیره‌سازی طولانی‌مدت حجم‌های زیاد داده‌های سرد که کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، چالش‌هایی را برای جامعه ذخیره‌سازی به همراه دارد. اسید دئوکسی‌ریبونوکلئیک (DNA) به دلیل پایداری فیزیکی ذاتی و چگالی ذخیره‌سازی قابل‌توجه، به عنوان یک راه‌حل امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شود”، محققان در مقاله خود نوشتند.
ذخیره‌سازی داده‌ها در پالت DNA
اسکن‌های MRI مغز در پزشکی اهمیت بسیاری دارند و به عنوان ابزاری حیاتی برای تشخیص بیماری‌ها، برنامه‌ریزی جراحی و ارزیابی نتایج درمانی عمل می‌کنند.
ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها به ویژه برای بیماری‌هایی مانند پارکینسون، صرع و اختلالات نوروژنتیکی مهم است. این شرایط اغلب نیاز به پایش مادام‌العمر دارند که جمع‌آوری و تحلیل حجم زیادی از داده‌ها را ضروری می‌سازد.
مدیاهای ذخیره‌سازی سنتی مانند هارد دیسک‌ها و ذخیره‌سازی ابری در مقابل الزامات ذخیره‌سازی و مدیریت چنین مجموعه‌های داده‌ای با مقیاس بزرگ در مدت زمان طولانی مشکل دارند.
مفهوم رمزگذاری داده‌های دیجیتال در الگوهای پایه‌های DNA چندین دهه است که مورد بررسی قرار گرفته است. اطلاعات دیجیتال در الگوهای آدنین‌ها، تیمین‌ها، سیتوزین‌ها و گوانین‌های DNA مصنوعی ذخیره خواهد شد.
گزارش شده است که این رویکرد جایگزین بسیار کمپکت‌تر و بادوام‌تر نسبت به کد باینری استفاده شده در رایانه‌های سنتی است.
اکنون، آنها یک “طرح رمزگذاری” نوآورانه به نام “پالت DNA” معرفی کرده‌اند. این طرح مخصوصاً برای مواجهه با مشخصات منحصر به فرد داده‌های MRI طراحی شده است.
این فرآیند رمزگذاری و رمزگشایی موفق داده‌های MRI را ممکن می‌سازد و اجازه می‌دهد تا به فرمت DNA تبدیل شود. این تضمین‌کننده عملکرد بهینه و کارایی در ذخیره و بازیابی اطلاعات MRI است.
’این روش جدید امکان رمزگذاری موفق داده‌های MRI مغز به DNA و سپس رمزگشایی بدون‌خسارت و بازسازی سه‌بعدی داده‌های تصویری را فراهم می‌کند، که راه را برای تکنولوژی‌های پیشرفته ذخیره‌سازی داده‌های پزشکی هموار می‌سازد’، بیانیه دانشگاه تیانجین توضیح داد.
ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده‌ها در توالی‌های DNA
جالب اینجاست که تیم موفق به رمزگذاری 11.28 مگابایت داده‌های MRI مغز به حدود 250,000 توالی DNA شد. این به یک چگالی داده 2.39 بیت بر پایه ترجمه می‌شود.
الیگوهای رمزگذاری‌شده، که شامل توالی‌های DNA داده‌های MRI هستند، به صورت “پودر خشک” نگهداری می‌شوند. الیگوها تنها 3 میکروگرم وزن دارند، که بسیار کوچک است. این نشان می‌دهد که حجم وسیعی از داده‌ها می‌تواند در فضایی بسیار کوچک ذخیره شود.
می‌تواند “بیش از 300 بار خواندن تحت استانداردهای فنی فعلی را پشتیبانی کند.”
”کد پالت DNA برای نشان دادن اطلاعات باینری از ترکیبات نامرتب الیگوهای بدون شاخص استفاده می‌کند. این می‌تواند به رمزگذاری با چگالی اطلاعات خالص بالا و رمزگشایی بدون خسارت با پوشش سنجش کم دست یابد”، مطالعه توضیح داد.
طبق بیانیه مطبوعاتی، این پیشرفت پتانسیل DNA را به عنوان یک راه‌حل ذخیره‌سازی بادوام، کارآمد و قابل اعتماد برای اطلاعات پزشکی نشان می‌دهد.
مرکز علم‌های مرزی برای زیست‌شناسی سنتتیک در دانشگاه تیانجین با بیمارستان هوانهو تیانجین در این توسعه همکاری کرد.
این یافته‌ها در ژورنال National Science Review گزارش شده است.
