ทิ้ง Harddisk ซะ! มารู้จัก DNA Storage ที่เก็บหนังได้มากกว่า 100 ล้านเรื่อง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและศูนย์จีโนมนิวยอร์กได้คิดค้นระบบการเข้ารหัสใหม่ซึ่งเรียกว่าDNA Fountainซึ่งมีความสามารถในการบรรจุข้อมูล 215 เพตาไบต์ลงบน DNA เพียงแค่หนึ่งกรัม

นั่นคือมากกว่า 100 เท่าของนักวิจัยก่อนหน้านี้ที่สามารถเก็บข้อมูลไว้ได้ใน DNA และสามารถทำได้โดยการกำหนดอัลกอริทึมสำหรับการสตรีมวิดีโอบนสมาร์ทโฟน 

DNA เก็บข้อมูลเนื่องจากความหนาแน่นที่มากกว่ากว่าไปยังเทปดิสก์และสื่อออปติคัล นอกจากนี้ยังสามารถจัดเก็บข้อมูลเป็นพัน ๆ ปีหากเก็บไว้ในสภาพที่เหมาะสมอีกด้วย

ในขณะที่ข้อมูลในคอมพิวเตอร์ถูกเขียนเป็นแบบหนึ่งและศูนย์ แต่นักวิจัยได้คิดขั้นตอนวิธีที่แตกต่างกันสำหรับการเข้ารหัสข้อมูลเพื่อให้สอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์ฐานสี่ของ DNA: adenine, A, guanine, G, cytosine, C   ซึ่งบันทึกโดยการจัดเก็บข้อมูล 200MB รวมถึงมิวสิควิดีโอบนเส้นดีเอ็นเอสังเคราะห์ได้สำเร็จ

DNA Fountain สร้างขึ้นโดย Yaniv Erlich ศาสตราจารย์ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ Columbia Engineering ซึ่งเป็นสมาชิกหลักของ NYGC และ Dina Zielinski นักวิทยาศาสตร์ที่ NYGC

นักวิจัยมองไปที่ความท้าทายผ่านทฤษฎีของแชนนอนเกี่ยวกับความสามารถในการเก็บข้อมูลของ DNA ซึ่งบอกว่าความจุสูงสุดของนิวคลีโอไทด์ในโลกอุดมคติ คือสองบิต อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับในเรื่องการสื่อสารทั่วไป ความสามารถในการจัดเก็บใน DNA ถูกบดบังด้วยปัจจัยด้านเสียงต่างๆ ที่จะมามีผลกระทบโดยตรง

“การจัดเก็บดีเอ็นเอนั้นเป็นช่องทางการสื่อสาร” เขียน Erlich และ Zielinski “เราส่งข้อมูลผ่านช่องทางโดยการสังเคราะห์ oligos DNA. เราได้รับข้อมูลโดยการจัดลำดับ oligos DNA และถอดรหัสข้อมูลการเรียงลำดับที่ช่องสัญญาณรบกวน เนื่องจากปัจจัยการทดลองต่างๆรวมถึงความไม่สมบูรณ์ของการสังเคราะห์ DNA, การตกหล่นของ PCR เมื่อเวลาผ่านไปและข้อผิดพลาดในการจัดลำดับ”

ลืมเรื่องการเก็บข้อมูลแบบเก่า ๆ ไปได้เลย
ลืมเรื่องการเก็บข้อมูลแบบเก่า ๆ ไปได้เลย

พวกเขาบอกว่า DNA Fountain นั้นมีชื่อเพราะใช้รหัส Fountain ซึ่งใช้สำหรับการสตรีมวิดีโอไปยังอุปกรณ์พกพา “เข้าใกล้ความจุของทฤษฏีของแชนนอน

จากข้อมูลของ Science Daily  พวกเขาใช้ DNA Fountain สร้าง DNA หรือโอลิโกส 72,000 เส้นที่ถูกส่งไปยังบริษัท  Twist Bioscience เพื่อสังเคราะห์ DNA โดยบริษัทดังกล่าวนั่นเองที่สร้าง DNA สังเคราะห์ให้กับ Microsoft ที่เป็นบริษัทยักษ์ใหญ่ที่สนใจในเทคโนโลยีดังกล่าวอยู่ด้วย

จากรายงานพวกเขาพบว่ามีความหนาแน่นของข้อมูลเท่ากับ 1.57 บิตต่อนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นเพียงความสามารถตามทฤษฏีแชนนอนเท่านั้น ความหนาแน่นนั้นแปลงมาเป็นที่เก็บข้อมูลได้ถึง 215 เพตาไบต์ต่อกรัมของ DNA และยังมากกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ถึงกว่า 60%

แม้จะมีหลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลที่เหนือกว่าของ DNA แต่ดิสก์ก็ยังมีข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่ง

ตามที่นักวิจัยให้ความสำคัญการเก็บ DNA ในการศึกษาครั้งนี้ มีราคา 3,500 เหรียญสหรัฐต่อเมกะไบต์ อย่างไรก็ตามพวกเขาเห็นว่าค่าใช้จ่ายลดลงเมื่อมีการปรับปรุงเคมีการสังเคราะห์ DNA รวมถึง “วิธีการสังเคราะห์โอลิโกที่รวดเร็วขึ้น” ซึ่งจะทำให้ใช้เวลากับเครื่องจักรน้อยลงนั่นเอง

References : 
https://www.zdnet.com/article/dna-data-storage-landmark-now-its-215-petabytes-per-gram-or-over-100-million-movies/