Riješen rastući problem?

Znanstvenici umjetno proširili DNK i omogućili gotovo neograničen prostor za digitalnu pohranu podataka

Piše Branimir Vorša, 07. ožujka 2022. @ 15:26 komentari

U posljednjih nekoliko godina čovječanstvo je stvorilo više podataka nego ukupno u cijeloj povijesti, a to je trend koji ne pokazuje znakove usporavanja. Stoga se nameće pitanje - kamo sa svim tim podacima?

Iako znanstvenici stalno povećavaju prostor za pohranu podataka tvrdog diska kako bi zadržali informacije o čovječanstvu, a mnogi od njih vjeruju da bi se to moglo činiti u nedogled, neki sugeriraju da će te napore na kraju nadmašiti eksponencijalna stopa kojom generiramo podatke.

Kao odgovor na takve brige, znanstvenici su tražili prilično jedinstveno rješenje - pohranjivanje datoteka, fotografija i dokumenata u bazu podataka same prirode, odnosno DNK.

Pročitajte i ovo Olakšanje za znanstvenike Prvi korak prema sintetičkim oblicima života? Umjetna inteligencija stvorila "umjetni" DNK

DNK je, i ogromna, i dovoljno zgusnuta, da sadrži nedokučivu količinu podataka u izuzetno malim prostorima. Uostalom, niti dvostruke spirale čuvaju cjelokupne nacrte našeg tijela, a nalaze se u staničnoj jezgri širokoj samo 10 mikrometara. Osim toga, DNK ima izobilju i može izdržati super teške uvjete na Zemlji. Znanstvenici čak mogu dohvatiti genetske informacije iz DNK stare i nekoliko stoljeća.

Svaki dan se nekoliko petabajta podataka generira na internetu. Samo jedan gram DNK bio bi dovoljan za pohranu svih tih podataka. Tolika je gustoća DNK kao medija za pohranu, kaže Kasra Tabatabaei, znanstvenik s instituta za naprednu znanost i tehnologije Beckam.

Tabatabaei je koautor nove studije, objavljene u prošlomjesečnom izdanju časopisa Nano Letters, koja bi koncept pohrane podataka u DNK mogla podići do velikih razina. U osnovi, riječ je u uspjehu znanstvenog tima koji je prvi umjetno proširio DNK abecedu, što bi moglo omogućiti velike kapacitete za pohranu i prihvatiti prilično ekstremnu razinu digitalnih podataka.

Detalji, detalji

DNK kodira genetske informacije s četiri molekule koje se nazivaju nukleotidi. Tu su adenin, gvanin, citozin i timin, ili A, G, C i T.

Pročitajte i ovo Molekularne škare već postoje Jesmo li na prekretnici? Uređivanjem DNK-a ljudskih embrija možemo se zaštititi od budućih pandemija

U određenom smislu, DNK ima abecedu od četiri slova, a različite kombinacije slova predstavljaju različite bitove podataka. Sa samo ova četiri slova priroda može kodirati genetske informacije svakog pojedinog živog organizma. Dakle, teoretski, trebali bismo biti u mogućnosti pohraniti tonu digitalnih podataka već i s tom abecedom DNK. No, šira DNK abeceda vjerojatno bi nam to dala i puno veći kapacitet.

Stoga je tim koji stoji iza spomenute studije, umjetno dodao sedam novih slova u DNK repertoar.

Zamislite englesku abecedu. Kad biste imali samo četiri slova za korištenje, mogli biste stvoriti samo toliko riječi. Ako biste imali punu abecedu, mogli biste proizvesti neograničene kombinacije riječi. Isto je i s DNK. Umjesto pretvaranja nula i jedinica u A, G, C i T, možemo pretvoriti nule i jedinice u A, G, C, T i sedam novih slova u abecedi za pohranu, rekao je Tabatabei.

Pomaže i umjetna inteligencija

Nadalje, osiguravajući da se informacije kodirane u ovih 11 slova mogu povratiti na zahtjev, istraživači su također skovali novi mehanizam koji precizno čita podatke sintetske DNK. Sustav koristi algoritme dubokog učenja i umjetnu inteligenciju kako bi razlikovao DNK slova koje je napravio čovjek i ona prirodna, kao i razlikovao sva slova te abecede pojedinačno.

Sve u svemu, sustav pruža iznimno jasno očitavanje kombinacija slova DNK, otkrivajući tako sve informacije koje se kriju unutra.

Pročitajte i ovo U potrazi za kemijom života Važna uloga hrvatskih znanstvenika: Rezultati istraživanja ukazuju na mogući novi način stvaranja parova baza DNK-a

Pokušali smo 77 različitih kombinacija od 11 nukleotida, a naša metoda je uspjela savršeno razlikovati svaki od njih, rekao je u izjavi za medije Chao Pan, student diplomskog studija na Sveučilištu Illinois Urbana-Champaign i koautor ove studije, te je dodao da je okvir dubokog učenja kao dio naše metode za identifikaciju različitih nukleotida univerzalan, što omogućuje generalizaciju našeg pristupa mnogim drugim aplikacijama.

DNK nije jedini nadolazeći, inovativni način čuvanja naših složenih podataka. Istraživački tim Sveučilišta Harvard, na primjer, radi na korištenju neonskih boja za kodiranje neprocjenjivih informacija.

DNK je izvorni prirodni sustav za pohranu podataka. Možemo ga koristiti za pohranu bilo koje vrste podataka: slike, video, glazbu - bilo što, poručuje ipak na kraju Tabatabaei.

Pročitajte i ovo Računarstvo u genima Zastrašujuće ili revolucionarno? Znanstvenici objavili da razvijaju – DNK računalo