DNA Zincirine DATA Depolama

 Milyonlarca DNA Molekülü İçeren 1 Damla Solüsyon
10.000 Gigabayt Data Depolayabiliyor!data

Son bir kaç on yıldır, “Moore Yasası” gerçerliliğini kaybetmeye başladı. 1965 yılında Gordon E. Moore, bir çipteki bileşenlerin sayısının her yıl iki katına çıktığını gözlemlemişti ama şimdilerde bizler silikon depolama kapasitesi sınırına ulaşıyoruz.

Bilgisayar teknolojisinin sınırlarını zorlamaya devam etme noktasında  bilgisayarın temel parçalarını yeniden, etraflıca  düşünmeye ihtiyacımız var ve DNA depolama alanı, dijital dünyamızda interneti oluşturan milyarlarca gigabayt datayı nerede depolayacağımıza dair probleme çözüm önerebilir.

Washington Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Bölümü profesörü Luis Ceze: “Daha iyi bilgisayarlar oluşturmanın  yolu, o bilgisayarlar için daha iyi materyalleri oluşturmaktan geçer. Dolayısıyla, silikon bu noktada en harika malzemedir ancak şu da var ki; silikon ile devam edip etmeyeceğimiz de o kadar net değil. Ben, biyolojinin, gelecekte daha iyi bilgisayarlar oluşturmada yararlı pek çok molekül geliştirmesini büyüleci buluyorum.”

Silikonun Ötesinde

Güncel arşiv tesisleri, örneğin; yakın zamanda Oregon’da kurulan Facebook’un data depolama merkezi, tüm depoları kapsamakta ve yaklaşık maksimum exabayt (1 milyar gigabayt) data depolayabilmekte. 2017 itibari ile bunun da tüm internetin sadece bir kısmı olan 16 zettabayt ya da 16.000 exabayta ulaşması tahmin ediliyor.

Araştırmacılar, dünyadaki yaşam için mavi-iz (blueprint) olan DNA’yı kullanarak kodladıkları bilginin tümünü bir odaya sığdırabileceklerini dile getirmekteler. Bilgisayar çipindeki 1’ler ve 0’lardan oluşan bilgi bitlerini alıp, 4 harfli DNA’ya çevirerek, bilim insanları, Taylor Swift’ten Kongre Kütühanesine kadar herhangi bir şeyi kodlayan DNA dizileri yaratabiliyorlar.

Araştırmacılar bunu başarmak için de DNA’yı oluşturan 4 nükleotidi (A,T,C,G) bilgisayarlarımızda kullandığımız 1’ler ve 0’lar dizgilerine bağlayan bir indeks-fihrist oluşturdular.  Bir DNA sentezleyicisi, her biri bir dosya kodunun parçası olan kısa DNA dizisi yaratır. Tüm bilgi DNA’ya dönüştüğü zaman, bilgi depolanabilir ve nükleotid kombinasyonlarını okuyan bir DNA dizilimcisi (sequencer) tarafından da yeniden düzenlenir.

DNA’yı Kodlamanın Daha İyi Bir Yolu

 Prof. Ceze, Sentetik DNA’daki bilgiyi kodlama ve depolama konusunda yeni bir metod geliştiren Washington Üniversitesi’ndeki araştırma ekibinin bir parçası. Ekip, yaygın olarak ses verisi sıkıştırmasında (compression) ve ikili kod dizilerini daha kısa yoldan ifade etmede kullanılan “Huffman Kodu” adında bir kodlama  kullandılar.

Prof.Ceze metodlarının fazlalıkları (hatalara sebep veren çoklu benzer zincir yapma prosesi) azaltarak daha büyük depolama kapasitesine imkan sağladığını ve daha önce yapılmamış olan; depolanmış DNA’nın tüm dizilimi olmadan, her bir data parçasının okunmasını da sağladığını açıklamakta. Bu metod, dizilim prosesi süresince belirli bir dizini vurgulamayı hedefleyebilen her bir dizide bulunan DNA zincirlerindeki özgün “primerler”ini  kapsamakta. Ekip bunun, tek bir dizini okmak için tüm veritabanını dizme gerekliliğini ortadan kaldırarak, sistemlerinin işlevselliğini geliştirdiğini dile getirmekte.

Ortaya koydukları açıklamayı kanıtlmak için, ekip pek çok görüntü dosyası için sentetik bir DNA’ya bilgi kodlayıp, resimleri yeniden çizmek için dizileri başarılı bir şekilde sıralamalarına rağmen sadece birkaç megabayt bilgi kodlamışlardı. Bunun üzerine Prof Ceze de çok daha geniş bir veritabanına sahip olmak için bu işlemin artırılabileceğini ifade etti.

Prof. Ceze: “Flaş diski, yoğunluk ya da belirli bir hacimdeki bit sayısı açısından DNA ile karşılaştırırsak, DNA en azından bir milyar kere daha yoğun olacaktır. Bir exabaytı bir inçküp (16.4 cm3) içine koyabilirsiniz ki bu da bir kaç şeker küpü kadardır.”

Prof. Ceze, datayı depolamada DNA’yı sentezlemenin genetik mühendisliği ile  bir ilgisi olmadığının da üzerinde durmakta. Bir organizma yaratmada doğru DNA zincirlerini bir araya getirme girişimi yerine, prof. Ceze tamamiyle sentetik olan kendi metodlarının uygulanabileceğini dile getirdi.

DNA Bilgisayarlar

DNA zincirine data depolamanın belirgin bir de kusuru var. O da; yavaş olması. Elektronları kullanarak yakalaşık ışık hızında iletişim kuran bilgisayar çiplerinin aksine, DNA data depolama, moleküllerin fiziksel hareketlerine dayalı.

Prof. Ceze, bu sebepten dolayı da, yakın gelecekte bize yakın bilgisayar dükkanlarında DNA hard drive’larını (sabit sürücüleri) görmeyi beklememizi dile getiriyor. Prof. Ceze, bunun yerine DNA data depolamasını, hızın çok önemli olmadığı Facebook ya da Cloud Storage (Bulut Depolama) gibi servislerin kullandığı geniş data arşivlerini saklamak için kullanılabileceğini düşünüyor.

Prof. Ceze’e göre, ayrıca teknoloji de pahalı kalmakta. Ancak, geçen 5 yıl öncesine kıyasla fiyatlar hızlı bir şekilde düşük. Kendisi, DNA data banka fizibilitesini yükseltecek olan DNA sentezleme ve dizilim masraflarının daha ileride azalmasını umut ettiğini de sözlerine ekliyor.

Prof. Ceze: “Bir süre öncesine kadar bilgisayarlar oldukça pahalıydı ama sonra ucuzladılar. Çünkü, fiyatı düşüren bir talep vardı. Bu yüzden, şimdilerde DNA depolama, biyomedikal endüstrinin ötesinde çok daha  talep  (DNA sentezleme ve dizilim) yaratmakta, ki bunun da fiyatları düşüreceğini düşünüyorum.”

Çeviren: AylinER
http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2016/04/08/dna-data-storage/#.Vw9k84sxHEZ

Check Also

Yaşamın 3 Altın Gerçeği – Ahmed Hulûsi

Yaşamın 3 ALTIN GERÇEĞİNİ göz önüne alarak, günlerinizi #huzur içinde de geçirebilirsiniz; ya da hiç ...