فناوری DNA برای ذخیره‌سازی داده‌ها و عملکردهای محاسباتی
پژوهشگران فناوری جدیدی توسعه داده‌اند که قادر به ذخیره‌سازی داده‌ها و ارائه عملکردهای محاسباتی نیز می‌باشد. این فناوری از DNA به جای الکترونیک معمولی استفاده می‌کند.
اگرچه، فناوری‌های قبلی ذخیره‌سازی داده و محاسبات DNA قادر به انجام برخی وظایف بوده‌اند اما نمی‌توانستند چندین وظیفه مانند ذخیره، بازیابی، محاسبه، پاک کردن یا بازنویسی داده‌ها را به انجام برسانند.
این فناوری توسط پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و دانشگاه جانز هاپکینز توسعه یافته و قادر به حل مسائل ساده سودوکو و شطرنج نیز می‌باشد.
آزمون‌ها نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند داده‌ها را برای هزاران سال به‌طور ایمن ذخیره کند
این فناوری به نام “موتور ذخیره و محاسبه DNA اولیه” می‌تواند داده‌ها را برای هزاران سال به‌طور ایمن در فضاهای تجاری بدون کاهش اطلاعات ذخیره کند، این را آزمون‌ها نشان می‌دهد.
در فناوری‌های محاسباتی معمولی، روش‌های ذخیره‌سازی و پردازش داده با یکدیگر سازگار هستند. اما در واقعیت، ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها در بخش‌های جداگانه‌ای از کامپیوتر انجام می‌شود و کامپیوترهای مدرن شبکه‌ای از فناوری‌های پیچیده هستند.
این فناوری جدید از طریق استفاده از پیشرفت‌های اخیر امکان‌پذیر شده است که ایجاد مواد پلیمری نرم با مورفولوژی‌های منحصر به فرد را امکان‌پذیر کرده است.
خالد کئونگ، رهبر پروژه و نویسنده همکار مقاله، گفت: “DNA computing با چالشی در زمینه نحوه ذخیره، بازیابی و محاسبه با داده هایی که در قالب اسیدهای نوکلئیک ذخیره می‌شوند، روبرو بوده است. برای محاسبات الکترونیکی، سازگاری تمام اجزای دستگاه یکی از دلایلی است که این فناوری‌ها جذاب هستند”.
اما تا به امروز، این فکر وجود داشته که در حالی که ذخیره داده با DNA برای ذخیره‌سازی بلندمدت مفید باشد، توسعه فناوری DNA که دامنه کامل عملیات یافت‌شده در دستگاه‌های الکترونیکی سنتی را شامل شود: ذخیره‌سازی و انتقال داده، قابلیت خواندن، پاک‌کردن، بازنویسی، بارگذاری مجدد یا محاسبه فایل‌های داده خاص و انجام تمام این موارد به صورت برنامه‌ریزی‌شده و تکرارپذیر خواهد بود، دشوار یا غیرممکن خواهد بود.”
محققان شبکه‌ای از الیاف نانومقیاس ایجاد کردند
کئونگ اظهار داشت که آنها نشان داده‌اند که این فناوری‌های مبتنی بر DNA قابل اجرا هستند.
پژوهشگران ساختارهای پلیمری ایجاد کرده‌اند که آنها را دندریکلوئیدها می‌نامند و از مقیاس میکرو شروع می‌شوند اما به صورت سلسله مراتبی از یکدیگر منشعب می‌شوند تا شبکه‌ای از الیاف نانومقیاس ایجاد کنند.
“این مورفولوژی ساختاری با سطح بالا ایجاد می‌کند که به ما اجازه می‌دهد DNA را میان نانوفیبرها بدون تغییر در چگالی داده که DNA را برای ذخیره‌سازی داده جذاب می‌کند، بجا بگذاریم”، اورلین ولِو، نویسنده همکار و استاد ممتاز مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی گفت.
فناوری جدید به کاربران اجازه می‌دهد بسیاری از عملکردهای مشابه با دستگاه‌های الکترونیکی را انجام دهند
کئونگ اظهار داشت که کاربران می‌توانند داده‌های هزار لپ‌تاپ را در ذخیره‌سازی مبتنی بر DNA که به اندازه‌ی پاک‌کن مداد است، قرار دهند. توانایی تفکیک اطلاعات از نانوفیبرهایی که بر روی آنها ذخیره شده است به پژوهشگران امکان می‌دهد که بسیاری از عملکردهای مشابه با دستگاه‌های الکترونیکی را انجام دهند.
کوین لین، نویسنده اول مقاله و دانشجوی سابق دکتری در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، اظهار داشت که کاربران می‌توانند اطلاعات DNA را به‌طور مستقیم از سطح مواد کپی کنند بدون اینکه به DNA آسیب بزنند.
کاربران همچنین می‌توانند بخش‌های هدفمند از DNA را پاک کرده و سپس بر روی همان سطح بازنویسی کنند، همانند حذف و بازنویسی اطلاعات ذخیره‌شده در هارد دیسک.
“این اساساً به ما اجازه می‌دهد که تمامی عملکردهای ذخیره‌سازی و محاسبات داده‌های DNA را انجام دهیم. علاوه بر این، ما متوجه شدیم که هنگامی که DNA را بر روی مواد دندریکلوئید قرار می‌دهیم، این ماده به حفاظت از DNA کمک می‌کند”، لین گفت.
این مطالعه با عنوان “یک موتور ذخیره و محاسبه DNA اولیه” در مجله Nature Nanotechnology منتشر شد.
