ΝΕΑ VIDEO NEA PHOTO NEA

 | 

Αποθηκεύοντας δεδομένα για 1.000 χρόνια

Η έρευνα για την αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων μέσα σε κλώνους DNA έχει προχωρήσει σημαντικά την τελευταία δεκαετία.

Σύνταξη για την ΕΡΤ Εύη Τσιριγωτάκη

Τα περισσότερα από τα υφιστάμενα συστήματα αποθήκευσης δεδομένων κάποια στιγμή σταματούν να λειτουργούν. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες πολλά υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις στον ορίζοντα.

Η έρευνα για την αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων μέσα σε κλώνους DNA έχει προχωρήσει σημαντικά την τελευταία δεκαετία με την αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος, τη σύνθεση του DNA και την ανάπτυξη γονιδιακών θεραπειών. Οι επιστήμονες έχουν ήδη κωδικοποιήσει ταινίες, βιβλία και λειτουργικά συστήματα υπολογιστών στο DNA. Το Netflix το χρησιμοποίησε ακόμη και για να αποθηκεύσει ένα επεισόδιο της σειράς θρίλερ «Biohackers», του 2020.

Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στο DNA καθορίζουν τι σημαίνει να είσαι άνθρωπος (ή οποιοδήποτε άλλο είδος). Αλλά πολλοί ειδικοί υποστηρίζουν ότι προσφέρει μια απίστευτα συμπαγή, ανθεκτική και μακράς διάρκειας μορφή αποθήκευσης που θα μπορούσε να αντικαταστήσει πολλά είδη αναξιόπιστων ψηφιακών μέσων που έχουμε στη διάθεσή μας σήμερα, τα οποία είτε καταστρέφονται εύκολα, είτε απαιτούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ορισμένοι ερευνητές διερευνούν άλλους τρόπους αποθήκευσης δεδομένων για πάντα, όπως η χάραξη πληροφοριών πάνω σε απίστευτα ανθεκτικές γυάλινες χάντρες, σε μια σύγχρονη εκδοχή των σχεδίων των σπηλαίων.

Καθώς κινούμαστε προς έναν όλο και πιο ψηφιοποιημένο κόσμο, η εξάρτησή μας από τα δεδομένα εκτοξεύεται στα ύψη. Ταινίες, φωτογραφίες, ιστοσελίδες, επιχειρηματικά έγγραφα, κρίσιμα αρχεία ασφαλείας – όλα όσα χρησιμοποιούμε είναι ψηφιοποιημένα.

Οι περισσότεροι από τους όγκους δεδομένων που έχουμε παράγει αποθηκεύονται ως 1 και 0 σε μαγνητικές ταινίες, όπως οι σκληροί δίσκοι, αλλά αυτό απέχει πολύ από την ιδανική λύση. Πρώτον, ο απομαγνητισμός είναι ένα τεράστιο ζήτημα – οι μόνιμοι μαγνήτες χάνουν σταδιακά το μαγνητικό τους πεδίο με την πάροδο του χρόνου, οπότε για να διατηρηθούν τα δεδομένα είναι σημαντικό να ξαναγράφονται οι σκληροί δίσκοι κάθε λίγα χρόνια.

«Κατά μέσο όρο διαρκεί ίσως 10 έως 20 χρόνια, ίσως 50 αν είστε τυχεροί και οι συνθήκες είναι ιδανικές», δήλωσε στο BBC η Ντίνα Ζιελίνσκι, επιστήμονας του Γαλλικού Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και Ιατρικής Έρευνας, που ειδικεύεται στην ανθρώπινη γονιδιωματική.

Η αποθήκευση δεδομένων απαιτεί επίσης τεράστια κέντρα δεδομένων τα οποία καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για να διατηρούν τα πράγματα δροσερά – κάτι που δεν είναι ιδανικό σε έναν κόσμο επιρρεπή σε ενεργειακές κρίσεις.  

 Το πρόβλημα θεωρείται σημαντικό – για παράδειγμα, το πρόγραμμα μοριακής αποθήκευσης πληροφοριών (Mist) της αμερικανικής κυβέρνησης, που ξεκίνησε το 2019, στοχεύει στην εξεύρεση μιας εναλλακτικής λύσης στις σημερινές τεράστιες εγκαταστάσεις αποθήκευσης δεδομένων.

«Στην πραγματικότητα κινδυνεύουμε να ξεμείνουμε από hardware. Νομίζω ότι η βιομηχανία δεν μπορεί πραγματικά να συμβαδίσει με τη δημιουργία αρκετών σκληρών δίσκων και διακομιστών για την αποθήκευση όλων αυτών των δεδομένων», σημείωσε η Ζιελίνσκι.

Χρειάζεται όμως να διατηρήσουμε όλα αυτά τα δεδομένα για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα;

Οι άνθρωποι θέλουν να αποθηκεύουν δεδομένα για μεγάλο χρονικό διάστημα για πολλούς λόγους. Ο ένας είναι η επιστήμη – οι ερευνητές παράγουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων και όσο περισσότερα έχουν, τόσο το καλύτερο. Τα ραδιοτηλεσκόπια και οι επιταχυντές σωματιδίων, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (γνωστό ως Cern) στα σύνορα της Γαλλίας και της Ελβετίας, για παράδειγμα, παράγουν δέσμες δεδομένων και οι επιστήμονες θέλουν να τα διατηρήσουν όλα, δήλωσε ο Λάτσεζαρ Ιόνκοφ, επιστήμονας υπολογιστών που εργάζεται στην αποθήκευση DNA στο Εθνικό Εργαστήριο Λος Άλαμος. Μόνο ο LHC παράγει 90 petabytes (90 εκατομμύρια gigabytes) ετησίως.

Ο Μαρκ Μπαθ, καθηγητής βιολογικής μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, συνίδρυσε την νεοφυή εταιρεία Cache DNA για να καταστήσει τα βιομόρια ευρέως προσβάσιμα και χρήσιμα. Οι παγκόσμιες απειλές που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα μας υποχρεώνουν να διατηρήσουμε τόσο τις πληροφορίες που έχουν δημιουργηθεί από τον άνθρωπο, όπως η τέχνη και η επιστήμη, όσο και το DNA όλων των ζωντανών οργανισμών του πλανήτη, λέει ο Μπαθ.

«Με αυτόν τον τρόπο, αν η ζωή είτε αναδημιουργηθεί εδώ είτε μεταφερθεί ή εισαχθεί με άλλο τρόπο από άλλους πλανήτες κ.ο.κ., θα υπάρχουν αρχεία για το τι κάναμε και τι είχαμε», λέει.

Πολλοί ερευνητές που ασχολούνται με την αποθήκευση του DNA πιστεύουν ότι έχουν βρει το τέλειο μέσο αποθήκευσης τόσο για ευρεία όσο και για απίστευτα μακροχρόνια αποθήκευση. Συνήθως θεωρούμε το DNA ως έναν τρόπο αποθήκευσης γονιδιωματικών πληροφοριών, αλλά πολλοί επιστήμονες ερευνούν τώρα τη δυνατότητα αποθήκευσης των τεράστιων ποσοτήτων ψηφιακών δεδομένων που σήμερα κατακλύζουν τα κέντρα δεδομένων σε όλο τον κόσμο.

Το DNA είναι μια φυσική επιλογή, λέει ο Μπαθ. «Η φύση χρησιμοποιεί το DNA εδώ και πολλές χιλιετίες για την αποθήκευση πληροφοριών με τη μορφή γονιδιωμάτων», λέει. «Υπάρχει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, άρα είναι κάτι στο οποίο μπορούμε κατά κάποιο τρόπο να βασιστούμε».

Επιπλέον, το γεγονός ότι μπορούμε να ανακτήσουμε θραύσματα DNA από ζώα εκατομμυρίων ετών, όπως τα μαλλιαρά μαμούθ, τα οποία παρέχουν σημαντικά δεδομένα για το γονιδίωμά τους, δείχνει ότι το DNA είναι απίστευτα ανθεκτικό, σημειώνει η Ζιελίνσκι. Ο χρόνος ημιζωής του DNA – ο χρόνος που χρειάζεται για να υποβαθμιστεί κατά το ήμισυ – είναι περίπου 500 χρόνια σε ένα καλά διατηρημένο απολίθωμα, πράγμα που σημαίνει ότι το DNA θα έπαυε να είναι αναγνώσιμο μετά από περίπου 1,5 εκατομμύριο χρόνια.

Ένα άλλο μεγάλο πλεονέκτημα του DNA είναι ότι είναι μια απίστευτα πυκνή αποθήκη πληροφοριών, σε βαθμό που δεν συγκρίνεται με καμία άλλη συσκευή. Τα εκτιμώμενα 33 zettabytes δεδομένων που θα έχουν παραχθούν από τους ανθρώπους μέχρι το 2025 (δηλαδή 3,3 ακολουθούμενα από 22 μηδενικά) θα μπορούσαν να συμπιεστούν στο μέγεθος μιας μπάλας του πινγκ-πονγκ με την αποθήκευση του DNA, σύμφωνα με τον Ιόνκοφ. Πιστεύει ότι η αποθήκευση τόσο μεγάλης ποσότητας πληροφοριών στο DNA θα μπορούσε να απέχει μόλις λίγες δεκαετίες.

Ωστόσο, το DNA είναι εξαιρετικά εύθραυστο.

«Υπάρχουν άπειροι τρόπων για να το καταστρέψει κανείς», λέει η Ολγκίκα Μιλένκοβιτς, καθηγήτρια Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόι. Η υγρασία, τα οξέα και η ραδιενέργεια καταστρέφουν το DNA.

Ένα άλλο εμπόδιο για την αποθήκευση πολλών δεδομένων στο DNA είναι φυσικά το κόστος, το οποίο είναι πολύ υψηλότερο από την αποθήκευση δεδομένων σε διακομιστές ή σκληρούς δίσκους.

Επίσης, η ευρεία σύνθεση DNA ενέχει κινδύνους. Οι άνθρωποι θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για να αποθηκεύσουν άλλα πράγματα εκτός από δεδομένα. Θεωρητικά, θα μπορούσαν να συνθέσουν ιούς ή βακτήρια, εξήγησε η ερευνήτρια – ή ακόμη και να δημιουργήσουν το DNA κάποιου και να το αφήσουν σε μια σκηνή εγκλήματος.

«Υπάρχουν στην πραγματικότητα έλεγχοι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας που μπορούν να επιβεβαιώσουν ότι δεν υπάρχει τίποτα πραγματικό εκεί μέσα, τίποτα επιβλαβές, όπως μια αλληλουχία για παθογόνα», προσθεσε.

Ο Μπαθ συμφωνεί ότι υπάρχουν «τεράστια» ζητήματα και κίνδυνοι για την προστασία της ιδιωτικής ζωής. Σημείωσε ότι πολλές εταιρείες επιδιώκουν να καταγράψουν το DNA όλων των ανθρώπων στον πλανήτη. Άλλοι έχουν επισημάνει πόσο τρομακτικό είναι να φανταστεί κανείς ότι κάποιος μπορεί να κρατήσει τις αλληλουχίες DNA δισεκατομμυρίων ανθρώπων σε ένα μικρό σύστημα αποθήκευσης δεδομένων.

«Πρέπει να οικοδομήσουμε τεχνολογίες γύρω από αυτό, γιατί αν δεν το κάνουμε, δεν θα είμαστε σε θέση να μετριάσουμε αυτούς τους κινδύνους ή να τους κατανοήσουμε- θα είναι μια πολύ άγνωστη και ανεξέλεγκτη οντότητα», προειδοποιεί ο ερευνητής.

Μέχρι στιγμής, με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας έχουν αποθηκευτεί τα εξής έργα: η Οικουμενική Διακήρυξη για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα, η Μάγκνα Κάρτα, η Βίβλος του Βασιλιά Τζέιμς και το βιβλίο «Γυρίστε τον Γαλαξία με Οτοστόπ» του Ντάγκλας Άνταμς. Η Microsoft έχει αποθηκεύσει την ταινία «Superman» του 1978 σε γυαλί, ενώ το 2000, η καλλιτέχνης Μίκα Ταζίμα (Mika Tajima) συγκέντρωσε και αποθήκευσε όλα τα tweets που αναρτήθηκαν στην Ιαπωνία.

ΠΗΓΗ: BBC

Σύνταξη: Εύη Τσιριγωτάκη – https://www.ertnews.gr/eidiseis/epistimi/apothikeyontas-dedomena-gia-1-000-chronia-long-read/