فناوری ذخیرهسازی دادهها در DNA
عباس پورخصالیان – سازمان بینالمللی استاندارد چند سال است که روی توسعۀ توصیهنامهها و استانداردهایی برای فناوریهای ذخیرهسازی دادهها در درونِ دِنا (DNA) کار میکند:
کمیتۀ فنی زیست فناوری به شمارۀ ISO/TC 276 در سال 2013 با دستورِ کارِ توسعۀ استانداردهایی برای فراوردهها و فرآیندهای زیست فناوری، از جمله موارد مربوط به ذخیرهسازی دادهها در درون دِنا، تأسیس شد و گروههای کاری لازم در کمیتۀ فنیِ ISO/TC 276 بمنظور تمرکز ویژه بر استانداردهای ذخیرهسازی دادهها در درون دِنا تشکیل شدند. نتیجۀ فعالیت این کمیته و کارگروههای آن، انتشار مشخصات فنی (ISO/TS 23875) در سال 2021 بود که حاوی راهنماییهای لازم برای استفاده از دِنای مصنوعی (به روش سنتتیک) به عنوان رسانۀ ذخیرهسازی دادهها است.
- کارگروههای تدوین استانداردهای فناوری ذخیرهسازی دادهها در دِنا
یکی از واحدهای فعال در ذیل کمیتۀ فنیِ ISO/TC 276کارگروهِ ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 است. این کارگروه مسوول تدوین استانداردهای مربوط به کدگذاری، ذخیرهسازی و بازیابی رسانههای دیجیتالی است. آنها تواناییهای دِنا را به عنوان رسانۀ ذخیرهسازی داده با چگالی بالا بررسی میکنند و گزارشی را تهیه و منتشر میکنند که وضعیت فعلی این فناوری را نشان میدهد.
همچنین کارگروهِ ISO/TC 229که در ذیل کمیتۀ فنی مذکور فعالیت میکند به مسائل مربوط به حوزۀ نانوفناوری به بررسی مشکلات تولید و استفاده از دِنا به عنوان یک «نانومواد» برای کاربردهای مختلف از جمله ذخیرهسازی دادهها میپردازد.
- مشخصات فنیِ ISO/TS 23875: مقررات استفاده از کلان دادهها
به طور کلی، مشارکت ISO در زمینۀ ذخیرهسازی دادهها در دِنا نشاندهندۀ علاقۀ روزافزون کارشناسان به یافتن راهحلی امیدوارکننده برای بایگانی ایمن و طولانیمدت دادهها با کیفیت مناسب است.
مشخصات فنیِ ISO/TS 23875 نمونۀ بارز این علاقه مندی است. استاندارد ISO/TS 23875، الزامات و مقرراتی را برای استفاده از کلان دادهها یا بیگدیتا در شرکتها تعریف میکند و توضیح میدهد که چگونه شرکتها میتوانند دادههای خود را جمعآوری، ذخیرهسازی، پردازش و تجزیه و تحلیل کنند، چگونه تصمیمات آگاهانه بگیرند و فرآیندهای تجاری خود را چگونه بهینه کنند. این مشخصات همچنین حاوی توصیههایی در مورد امنیت دادهها، حفاظت از دادهها و رعایت اخلاق به هنگام کار روی کلان دادهها است. به طور خلاصه، ISO/TS 23875 با ارایۀ دستورالعملها و بهترین شیوهها به سازمانها کمک میکند تا از کلان دادههای خود به طور مؤثر استفاده کنند.
- آیا قانون مور به پایان رسیده است؟
قانون مور از سال 1965 تا چند سال پیش، گویای این پیشبینیِ گوردون مور، یکی از بنیانگذاران اینتل، بود که میگفت: تعداد ترانزیستورهای روی یک ریزتراشه تقریباً هر دو سال یکبار دو برابر میشود، قدرت رایانشی ریزتراشهها به طور تصاعدی بالا میرود و قیمت آنها کاهش مییابد.
اما، با پیشرفت تکنولوژی، محدودیتهای فیزیکیِ فرآیندهای فعلی تولید ریزتراشه، یکی یکی رو شدند و آغاز پایانِ قانونِ مور را ندا دادند! به این معنی که دیگر امکان ادامۀ افزایش تعداد ترانزیستورها روی یک ریزتراشه به روشهای متعارف وجود ندارد! ولی اگر رویکردهای جایگزین، مثلاً رهیافتهای NBIC توسعه یابند، امید است بتوان قانون مور را هنوز صادق دانست.
- مایکروسافت و دستکاری مولکول دِنا برای ذخیرهسازی
از ژانویۀ 2015 مایکروسافت تحقیق روی مولکول دِنا برای ذخیرهسازی آرشیوی دادهها را کلید زد؛ با این بهانه که مقدار دادههای دیجیتالی تولید شده، مدتهاست که از میزان ذخیرهسازی به روش متعارف پیشی گرفته است. از آن زمان تاکنون، محققان مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن برای استفاده از دِنا به عنوان یک رسانۀ ذخیرهسازی با چگالی بالا، بادوام و آسان برای دستکاری، در حال همکاری هستند.
امروزه بیشتر دادههای جهان روی رسانههای مغناطیسی و نوری ذخیره میشوند. به رغم پیشرفتهای صورت گرفته در تولید دیسکهای نوری، ذخیرۀ یک زتابایت داده همچنان هزینهبر است و فضای فیزیکی قابل توجهی را اشغال میکند. اگر بخواهیم دادههای جهان را همچنان ذخیره و حفظ کنیم، باید به دنبال روشهای جدیدی برای ذخیرهسازی دادهها باشیم. استفاده از دِنا برای آرشیو دادهها، امکان جذابی است زیرا که:
– دِنا بسیار ریز و متراکم است (تا حدود 1 اگزابایت در هر میلیمتر مکعب) و
– بادوام است (با نیمه عمر بیش از 500 سال)!
اما این امکان جذاب، به دلیل وضعیت فعلی سنتز و توالی یابی دِنا هنوز به صرفه و از لحاظ تجاری عملی نیست! اما فناوری ذخیرهسازی دادهها در دِنا با پیشرفت در صنعت زیست فناوری و نانوفناوری به سرعت در حال بهبود است.
اکنون کارشناسان پذیرفتهاند که با توجه به محدودیتهای قریب الوقوع فناوری سیلیکون (پایان قانون مور)، باید به ترکیب سیلیکون و سیستمهای زیستشیمیایی روی آورند. زیست فناوری، تاکنون از پیشرفت در فناوری سیلیکون که توسط صنعت رایانه توسعه یافته، بهرههای زیادی برده است. حال نوبت آن است که معماران رایانه به کمک کارشناسان نانوفناوری و زیست فناوری، ترکیب مولکولهای زیستی و سیلیکون را به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از طراحی رایانه در نظر بگیرند.
- آیا خدمات تجاری ذخیرهسازی دادههای دِنا ممکن است؟
چندین شرکت وجود دارند که خدمات ذخیرهسازی دادههای دِنا را به صورت تجاری ارایه میکنند.
– یکی از این شرکتها، بنگاهِ Twist Bioscience است که پلتفرمیبرای ذخیرهسازی داده مبتنی بر دِنا موسوم به Twist Biosystem را عرضه میکند.
– شرکت دوم، بنگاهِ Catalog Technologies نام دارد که خدمات ذخیرهسازی دادهها در دِنا را به عهده میگیرد.
با این حال، شایان ذکر است که ذخیرهسازی دادهها در دِنا هنوز یک فناوری برآینده (emerging) به شمار میآید؛ به این معنا که این شرکتها، پیشرفت چشمگیری در توسعۀ سیستمهای ذخیرهسازی مبتنی بر دِنا داشتهاند، اما خدمات خود را هنوز به طور گسترده برای کلیۀ کاربردهای تجاری عرضه نمیکنند.
حوزۀ فناوری تولید مولکول دِنای سنتیک را میتوان شاخهای از نانوفناوری در نظر گرفت. نانوفناوری به علم، مهندسی و کاربردهای مواد و دستگاههایی که با ساختارهایی در مقیاس نانومتری (معمولاً کمتر از ۱۰۰ نانومتر) سر و کار دارند، اطلاق میشود.
مولکولهای دِنای سَنتِتیک معمولاً اندازهای چند نانومتری دارند و خواص ساختاری و شیمیایی منحصربهفردی دارند که آنها را برای کاربردهای مختلف، از جمله به عنوان یک رسانۀ بالقوه برای ذخیرهسازی دادهها، مفید میسازد. در مورد ذخیرۀ دادههای دِنا، اطلاعات روی توالی مولکول دِنا کدگذاری میشود و سپس رشتههای دِنا با استفاده از تکنیکهای ساخت در مقیاس نانو در آزمایشگاه همنِهی یا سنتز میشوند. سپس مولکولهای دِنای بهدستآمده را میتوان به شکل بسیار فشرده نگاشت، ذخیره کرد و با استفاده از فناوریهای توالییابی با توان بالا که میتوانند در سطح نانو نیز عمل کنند، دادهها را خواند.
- به یاد ترویج کنندۀ پیش هنگامِ فرافناوری: اَل گور
یکی از شاخص ترین شخصیتهایی که او را باید به حق بنیان گذار عملی جهانی سازی جامعۀ اطلاعات دانست، معاون اول رئیس جمهور سابق ایالات متحده، اَل گور است که نقش مهمی در ترویج و حمایت از توسعه و گسترش انواع فناوریهای پیشرفته مانند اینترنت، GPS،LNB ، گیرندۀ سیگنالهای ماهواره ای و حوزۀ علمیکاربردی NBIC بر عهده گرفت و به خوبی ایفا کرده.
اَل گور، نخست در دوران حضورش در سنا و سپس معاونت رییس جمهور کلینتون، از طرفداران پر و پا قرص جهانیسازی استفاده از فرافناوری برای پیشبرد تحقیقات علمی، بهبود ارتباطات و ارتقای ارتباط متقابل جهانی بود. او سهم مهمیدر تأمین بودجه برای توسعۀ جهانی اینترنت و عملکرد مهمی در سازمان دهی حکمرانی سایبری در ایالات متحده داشت. اَل گور همچنین حوزۀ برایندۀ NBIC (نانو فناوری، زیست فناوری، فناوری اطلاعات و علوم شناختی) را بنیان نهاد؛ حوزهای که از نخستین سال قرن بیست ویکم تا کنون تأثیری دگرگون کننده بر جامعۀ جهانی اطلاعات داشته است و تازهترین اثر آن، همین فناوری ذخیرهسازی دادهها در دِنا است.
او نخستین سیاستمداری است که در اولین کنفرانس توسعۀ اتحادیۀ بین المللی مخابرات به نام WTDC (World Telecommunication Development Conference) در سال 1373 خ (1994 م) ایجاد یک زیرساخت جهانی اطلاعات (Global Information Infrastructure :GII) را به منظور اشتراک گذاری اطلاعات و برقراری ارتباطات جهانی به عنوان یک جامعۀ جهانی اطلاعات درخواست کرد و از دبیر کل اتحادیۀ بین المللی مخابرات خواست که سری استانداردهای Y را به توصیه نامههای مربوط به زیرساخت جهانی اطلاعات (بخوان: اینترنت) اختصاص دهند، درخواستی که در سالهای بعد مورد پذیرش اعضای اتحادیۀ بین المللی مخابرات قرار گرفت و اتحادیۀ بین المللی مخابرات، ادامه دهندۀ ایدههای بزرگ او و راهِ پُر رهروِ Isoc (جامعۀ اینترنت)، ICANN (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) و IETF (Internet Engineering Task Force ) شد. (منبع:عصرارتباط)
- ۰۲/۰۴/۱۲