ఒక పురోగతి అధ్యయనం అభివృద్ధి చేయాలనే తపనలో గణనీయమైన ముందడుగు వేస్తుంది DNAడిజిటల్ డేటా కోసం ఆధారిత నిల్వ వ్యవస్థ.
డిజిటల్ సమాచారం గాడ్జెట్‌లపై ఆధారపడిన కారణంగా ఈ రోజు ఘాతాంక స్థాయిలో పెరుగుతోంది మరియు దీనికి బలమైన దీర్ఘకాలిక నిల్వ అవసరం. ప్రస్తుత డిజిటల్ సాంకేతికత పరిష్కారాన్ని అందించలేనందున డేటా నిల్వ నెమ్మదిగా సవాలుగా మారుతోంది. అన్ని చరిత్రల కంటే గత రెండేళ్లలో ఎక్కువ డిజిటల్ డేటా సృష్టించబడటం ఒక ఉదాహరణ కంప్యూటర్లు, నిజానికి ప్రపంచంలో ప్రతిరోజూ 2.5 క్విన్టిలియన్ బైట్ {1 క్విన్టిలియన్ బైట్ = 2,500,000 టెరాబైట్‌లు (TB) = 2,500,000,000 గిగాబైట్ల (GB)} డేటా సృష్టించబడుతోంది. ఇందులో సోషల్ నెట్‌వర్కింగ్ సైట్‌లు, ఆన్‌లైన్ బ్యాంకింగ్ లావాదేవీలు, కంపెనీలు మరియు సంస్థ యొక్క రికార్డులు, ఉపగ్రహాల నుండి డేటా, నిఘా, పరిశోధన, అభివృద్ధి మొదలైనవి ఉంటాయి. ఈ డేటా భారీగా మరియు నిర్మాణాత్మకంగా లేదు. అందువల్ల, డేటా మరియు దాని ఘాతాంక పెరుగుదల కోసం భారీ నిల్వ అవసరాలను పరిష్కరించడం ఇప్పుడు పెద్ద సవాలుగా ఉంది, ముఖ్యంగా బలమైన దీర్ఘకాలిక నిల్వ అవసరమయ్యే సంస్థలు మరియు కార్పొరేషన్‌లకు.
ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న ఎంపికలు హార్డ్ డిస్క్, ఆప్టికల్ డిస్క్‌లు (CDలు), మెమరీ స్టిక్‌లు, ఫ్లాష్ డ్రైవ్‌లు మరియు మరింత అధునాతన టేప్స్ డ్రైవ్ లేదా ఆప్టికల్ బ్లూరే డిస్క్‌లు దాదాపు 10 టెరాబైట్ల (TB) డేటాను నిల్వ చేస్తాయి. ఇటువంటి నిల్వ పరికరాలు సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతున్నప్పటికీ అనేక ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి. మొదటిది, అవి తక్కువ-నుండి-మధ్యస్థ షెల్ఫ్ జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అవి చాలా దశాబ్దాల పాటు ఉండేలా అనువైన ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమ పరిస్థితులలో నిల్వ చేయబడాలి మరియు అందువల్ల ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన భౌతిక నిల్వ స్థలాలు అవసరం. దాదాపుగా ఇవన్నీ చాలా శక్తిని వినియోగిస్తాయి, స్థూలంగా మరియు ఆచరణాత్మకంగా లేవు మరియు సాధారణ పతనంలో దెబ్బతింటాయి. వాటిలో కొన్ని చాలా ఖరీదైనవి, తరచుగా డేటా లోపంతో బాధపడుతుంటాయి మరియు అందువల్ల తగినంత బలంగా ఉండవు. సంస్థ ద్వారా విశ్వవ్యాప్తంగా ఆమోదించబడిన ఒక ఎంపికను క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్ అంటారు - ఒక సంస్థ ప్రాథమికంగా దాని అన్ని IT మరియు డేటా నిల్వ అవసరాలను నిర్వహించడానికి "బయటి" సర్వర్‌ను నియమించుకునే ఏర్పాటు, దీనిని "క్లౌడ్"గా సూచిస్తారు. క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్ యొక్క ప్రధాన ప్రతికూలతలలో ఒకటి భద్రత మరియు గోప్యతా సమస్యలు మరియు హ్యాకర్ల దాడికి గురయ్యే అవకాశం. అధిక ఖర్చులు, మాతృ సంస్థ ద్వారా పరిమిత నియంత్రణ మరియు ప్లాట్‌ఫారమ్ డిపెండెన్సీ వంటి ఇతర సమస్యలు కూడా ఉన్నాయి. క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్ ఇప్పటికీ దీర్ఘకాలిక నిల్వ కోసం మంచి ప్రత్యామ్నాయంగా కనిపిస్తుంది. అయినప్పటికీ, ప్రపంచవ్యాప్తంగా రూపొందించబడుతున్న డిజిటల్ సమాచారం దానిని నిల్వ చేయగల మన సామర్థ్యాన్ని ఖచ్చితంగా అధిగమిస్తున్నట్లు కనిపిస్తోంది మరియు భవిష్యత్ నిల్వ అవసరాలను పరిగణనలోకి తీసుకునేలా స్కేలబిలిటీని అందిస్తూనే ఈ డేటా వరదను తీర్చడానికి మరింత బలమైన పరిష్కారాలు అవసరం.
కంప్యూటర్ నిల్వలో DNA సహాయం చేయగలదా?
మా DNA (డియోక్సిరిబోన్యూక్లిక్ యాసిడ్) డిజిటల్ డేటా నిల్వ కోసం ఒక ఉత్తేజకరమైన ప్రత్యామ్నాయ మాధ్యమంగా పరిగణించబడుతోంది. DNA దాదాపు అన్ని జీవులలో ఉన్న స్వీయ-ప్రతిరూప పదార్థం మరియు ఇది మన జన్యు సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఒక కృత్రిమ లేదా సింథటిక్ DNA వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్న ఒలిగోన్యూక్లియోటైడ్ సంశ్లేషణ యంత్రాలను ఉపయోగించి తయారు చేయగల మన్నికైన పదార్థం. DNA యొక్క ప్రాధమిక ప్రయోజనం దాని దీర్ఘాయువు a DNA సిలికాన్ కంటే 1000 రెట్లు ఎక్కువ కాలం ఉంటుంది (సిలికాన్-చిప్ - భవనం కోసం ఉపయోగించే పదార్థం కంప్యూటర్లు) ఆశ్చర్యకరంగా, కేవలం ఒక క్యూబిక్ మిల్లీమీటర్ DNA క్విన్టిలియన్ బైట్ల డేటాను కలిగి ఉంటుంది! DNA ఇది అల్ట్రాకాంపాక్ట్ మెటీరియల్, ఇది ఎప్పుడూ క్షీణించదు మరియు వందల శతాబ్దాల పాటు చల్లని, పొడి ప్రదేశంలో నిల్వ చేయబడుతుంది. డిఎన్‌ఎను స్టోరేజీ కోసం ఉపయోగించాలనే ఆలోచన 1994 నుండి చాలా కాలంగా ఉంది. దీనికి ప్రధాన కారణం కంప్యూటర్‌లో మరియు మనలో సమాచారాన్ని నిల్వ చేసే ఒకే విధమైన ఫ్యాషన్. DNA - రెండూ సమాచారం యొక్క బ్లూప్రింట్లను నిల్వ చేస్తాయి కాబట్టి. ఒక కంప్యూటర్ మొత్తం డేటాను 0 సె మరియు 1 సెగా నిల్వ చేస్తుంది మరియు DNA నాలుగు స్థావరాలు ఉపయోగించి జీవి యొక్క మొత్తం డేటాను నిల్వ చేస్తుంది - థైమిన్ (T), గ్వానైన్ (G), అడెనిన్ (A) మరియు సైటోసిన్ (C). కాబట్టి, ఈ స్థావరాలు 0s (బేస్ A మరియు C) మరియు 1s (బేస్ T మరియు G)గా సూచించగలిగితే, DNAని కంప్యూటర్ లాగానే ప్రామాణిక నిల్వ పరికరం అని పిలుస్తారు. DNA కఠినమైనది మరియు దీర్ఘకాలికమైనది, సరళమైన ప్రతిబింబం ఏమిటంటే, మన జన్యు సంకేతం - DNAలో నిల్వ చేయబడిన మా మొత్తం సమాచారం యొక్క బ్లూప్రింట్ - ఒక తరం నుండి మరొక తరానికి పునరావృత పద్ధతిలో సమర్థవంతంగా ప్రసారం చేయబడుతుంది. అన్ని సాఫ్ట్‌వేర్ మరియు హార్డ్‌వేర్ దిగ్గజాలు డేటా యొక్క దీర్ఘకాలిక ఆర్కైవల్‌ను పరిష్కరించే వారి లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి భారీ మొత్తాలను నిల్వ చేయడానికి సింథటిక్ DNAని ఉపయోగించడానికి ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి. ముందుగా కంప్యూటర్ కోడ్ 0s మరియు 1లను DNA కోడ్‌గా (A, C, T, G) మార్చాలనే ఆలోచన ఉంది, మార్చబడిన DNA కోడ్ తర్వాత DNA యొక్క సింథటిక్ స్ట్రాండ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, దానిని కోల్డ్ స్టోరేజీలో ఉంచవచ్చు. అవసరమైనప్పుడల్లా, DNA స్ట్రాండ్‌లను కోల్డ్ స్టోరేజీ నుండి తీసివేయవచ్చు మరియు DNA సీక్వెన్సింగ్ మెషీన్‌ని ఉపయోగించి వాటి సమాచారాన్ని డీకోడ్ చేయవచ్చు మరియు DNA సీక్వెన్స్ చివరకు కంప్యూటర్‌లో చదవడానికి 1సె మరియు 0ల బైనరీ కంప్యూటర్ ఫార్మాట్‌కి అనువదించబడుతుంది.
ఇది చూపబడింది1 కేవలం కొన్ని గ్రాముల DNA క్విన్టిలియన్ బైట్ డేటాను నిల్వ చేయగలదు మరియు దానిని 2000 సంవత్సరాల వరకు చెక్కుచెదరకుండా ఉంచుతుంది. అయితే, ఈ సాధారణ అవగాహన కొన్ని సవాళ్లను ఎదుర్కొంది. ముందుగా, ఇది చాలా ఖరీదైనది మరియు DNAకి డేటాను వ్రాయడం చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది, అంటే 0s మరియు 1s యొక్క వాస్తవ మార్పిడి DNA స్థావరాలకు (A, T, C, G). రెండవది, ఒకసారి DNA పై డేటా “వ్రాసిన” తర్వాత, ఫైళ్లను కనుగొనడం మరియు తిరిగి పొందడం సవాలుగా ఉంటుంది మరియు దీనికి ఒక సాంకేతికత అవసరం. DNA సీక్వెన్సింగ్ - a లోపల స్థావరాల యొక్క ఖచ్చితమైన క్రమాన్ని నిర్ణయించే ప్రక్రియ DNA అణువు - ఆ తర్వాత డేటా 0సె మరియు 1సెకి తిరిగి డీకోడ్ చేయబడుతుంది.
ఇటీవలి అధ్యయనం2 మైక్రోసాఫ్ట్ రీసెర్చ్ మరియు యూనివర్శిటీ ఆఫ్ వాషింగ్టన్ శాస్త్రవేత్తలు DNA నిల్వపై "యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్" సాధించారు. "యాదృచ్ఛిక ప్రాప్యత" అంశం చాలా ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే దీని అర్థం సమాచారాన్ని ఎక్కడి నుండి లేదా స్థలానికి బదిలీ చేయవచ్చు (సాధారణంగా మెమరీ) దీనిలో ప్రతి స్థానం, క్రమంలో ఎక్కడ ఉన్నా మరియు నేరుగా యాక్సెస్ చేయవచ్చు. యాదృచ్ఛిక ప్రాప్యత యొక్క ఈ సాంకేతికతను ఉపయోగించి, మునుపటితో పోలిస్తే ఎంపిక పద్ధతిలో DNA నిల్వ నుండి ఫైల్‌లను తిరిగి పొందవచ్చు, అటువంటి పునరుద్ధరణకు కావలసిన కొన్ని ఫైల్‌లను కనుగొనడానికి మరియు సంగ్రహించడానికి మొత్తం DNA డేటాసెట్‌ను క్రమం మరియు డీకోడ్ చేయడం అవసరం అయినప్పుడు. డేటా మొత్తం పెరిగినప్పుడు "యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్" యొక్క ప్రాముఖ్యత మరింత పెరుగుతుంది మరియు ఇది చేయవలసిన సీక్వెన్సింగ్ మొత్తాన్ని తగ్గిస్తుంది. యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్ ఇంత పెద్ద స్థాయిలో చూపబడటం ఇదే మొదటిసారి. డేటా లోపాలను మరింత సహనంతో డీకోడింగ్ చేయడానికి మరియు డేటాను మరింత సమర్థవంతంగా పునరుద్ధరించడానికి పరిశోధకులు ఒక అల్గారిథమ్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, సీక్వెన్సింగ్ విధానాన్ని కూడా వేగవంతం చేశారు. ఈ అధ్యయనంలో 13 మిలియన్ కంటే ఎక్కువ సింథటిక్ DNA ఒలిగోన్యూక్లియోటైడ్‌లు ఎన్‌కోడ్ చేయబడ్డాయి, ఇది 200KB నుండి 35MB వరకు పరిమాణంలో ఉన్న 29 ఫైల్‌లను (వీడియో, ఆడియో, చిత్రాలు మరియు వచనాన్ని కలిగి ఉన్న) కలిగి ఉన్న 44MB పరిమాణంలోని డేటా. ఈ ఫైల్‌లు లోపాలు లేకుండా ఒక్కొక్కటిగా తిరిగి పొందబడ్డాయి. అలాగే, రచయితలు DNA సన్నివేశాలను వ్రాయడంలో మరియు చదవడంలో మరింత దృఢమైన మరియు లోపాలను తట్టుకునే కొత్త అల్గారిథమ్‌లను రూపొందించారు. లో ప్రచురించబడిన ఈ అధ్యయనం నేచర్ బయోటెక్నాలజీ DNA నిల్వ మరియు పునరుద్ధరణ కోసం ఆచరణీయమైన, పెద్ద-స్థాయి వ్యవస్థను చూపుతున్న ఒక ప్రధాన పురోగతిలో.
DNA నిల్వ వ్యవస్థ చాలా ఆకర్షణీయంగా కనిపిస్తుంది ఎందుకంటే ఇది అధిక డేటా సాంద్రత, అధిక స్థిరత్వం మరియు నిల్వ చేయడం సులభం, అయితే ఇది విశ్వవ్యాప్తంగా స్వీకరించబడటానికి ముందు చాలా సవాళ్లను కలిగి ఉంటుంది. కొన్ని కారకాలు DNA యొక్క సమయం మరియు శ్రమతో కూడిన డీకోడింగ్ (సీక్వెన్సింగ్) మరియు సంశ్లేషణ కూడా DNA. సాంకేతికతకు మరింత ఖచ్చితత్వం మరియు విస్తృత కవరేజ్ అవసరం. ఈ ప్రాంతంలో పురోగతి సాధించినప్పటికీ, డేటా దీర్ఘకాలంలో నిల్వ చేయబడే ఖచ్చితమైన ఆకృతి DNA ఇంకా అభివృద్ధి చెందుతూనే ఉంది. మైక్రోసాఫ్ట్ సింథటిక్ DNA ఉత్పత్తిని మెరుగుపరుస్తుందని మరియు పూర్తి కార్యాచరణ రూపకల్పనకు సవాళ్లను పరిష్కరించడానికి ప్రతిజ్ఞ చేసింది DNA 2020 నాటికి నిల్వ వ్యవస్థ.
***
{ఉదహరించబడిన మూలం(ల) జాబితాలో దిగువ ఇవ్వబడిన DOI లింక్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా మీరు అసలు పరిశోధనా పత్రాన్ని చదవవచ్చు}
మూల (లు)
1. ఎర్లిచ్ Y మరియు జిలిన్స్కి D 2017. DNA ఫౌంటెన్ ఒక బలమైన మరియు సమర్థవంతమైన నిల్వ నిర్మాణాన్ని ప్రారంభిస్తుంది. సైన్స్. 355(6328) https://doi.org/10.1126/science.aaj2038
2. ఆర్గానిక్ ఎల్ మరియు ఇతరులు. 2018. పెద్ద-స్థాయి DNA డేటా నిల్వలో యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్. ప్రకృతి బయోటెక్నాలజీ. 36. https://doi.org/10.1038/nbt.4079
