Bài học rút ra chính
- Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để mở rộng khả năng lưu giữ thông tin của DNA.
- Đó là một phần trong nỗ lực sử dụng DNA để lưu trữ dữ liệu máy tính.
-
Dữ liệu được lưu giữ trong kho lưu trữ DNA có khả năng được lấy lại sau hàng nghìn năm.
Một ngày nào đó, bạn có thể thay thế ổ cứng của mình bằng một thiết bị lưu trữ được tạo ra từ DNA và đó có thể là một cách lâu dài để lưu trữ thông tin.
Các nhà nghiên cứu gần đây đã phát minh ra một phương pháp để mở rộng lưu trữ dữ liệu của DNA bằng cách mở rộng nhân tạo bảng chữ cái DNA. Đó là một phần của nỗ lực rộng rãi nhằm sử dụng DNA để lưu giữ thông tin máy tính.
"DNA dày hơn 1 triệu lần so với thiết bị lưu trữ kỹ thuật số chính thống dày đặc nhất", Luis Ceze, giáo sư kỹ thuật và khoa học máy tính nghiên cứu lưu trữ DNA tại Đại học Washington, nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
Bảo quản lâu dài
DNA chứa bốn chất hóa học-adenine, guanine, cytosine và thymine thường được gọi bằng các chữ cái đầu A, G, C và T. Chúng tạo thành chuỗi xoắn kép nổi tiếng thành các tổ hợp mà các nhà khoa học có thể giải mã hoặc trình tự. Các nhà nghiên cứu đã mở rộng khả năng lưu trữ thông tin vốn đã rộng rãi của DNA bằng cách thêm bảy nucleobase tổng hợp vào nhóm bốn chữ cái hiện có.
"Hãy tưởng tượng bảng chữ cái tiếng Anh," Kasra Tabatabaei, nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Beckman và là đồng tác giả của nghiên cứu này, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Nếu bạn chỉ có bốn chữ cái để sử dụng, bạn chỉ có thể tạo ra rất nhiều từ. Nếu bạn có bảng chữ cái đầy đủ, bạn có thể tạo ra vô số tổ hợp từ. Điều đó cũng tương tự với DNA. Thay vì chuyển đổi các số 0 và một thành A, G, C và T, chúng ta có thể chuyển đổi các số 0 và một thành A, G, C, T và bảy chữ cái mới trong bảng chữ cái lưu trữ."
Nhóm nghiên cứu là những người đầu tiên sử dụng nucleotide đã được biến đổi về mặt hóa học để lưu trữ thông tin trong DNA, nhưng họ phải tìm ra một cách mới để giải thích nó. Họ đã kết hợp công nghệ máy học và trí tuệ nhân tạo (AI) để phát triển một phương pháp xử lý đọc trình tự DNA nhằm phát hiện các hóa chất bị biến đổi từ các chất tự nhiên.
"Chúng tôi đã thử 77 sự kết hợp khác nhau của 11 nucleotide và phương pháp của chúng tôi có thể phân biệt từng loại một cách hoàn hảo", Chao Pan, nghiên cứu sinh tại Đại học Illinois Urbana-Champaign và là đồng tác giả về vấn đề này nghiên cứu, cho biết trong bản tin tức. "Khung học tập sâu như một phần của phương pháp của chúng tôi để xác định các nucleotide khác nhau là phổ biến, cho phép khả năng tổng quát hóa của phương pháp tiếp cận của chúng tôi đối với nhiều ứng dụng khác".
Một điểm ưu tiên của DNA như một phương tiện lưu trữ là độ bền của nó. Ceze nói: "Hãy nghĩ đến 1000 năm để nhớ lại DNA cổ đại đã được tìm thấy".
DNA sẽ không bao giờ lỗi thời.
Các nhà khoa học có thể sắp xếp chuỗi các sợi hóa thạch để khám phá lịch sử di truyền và đưa sự sống vào những cảnh quan đã mất từ lâu.
"Vào thời điểm chúng ta đang phải đối mặt với những thách thức chưa từng có về khí hậu, tầm quan trọng của các công nghệ lưu trữ bền vững không thể được đánh giá quá cao", Olgica Milenkovic, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong thông tin mới được đăng. "Các công nghệ mới, xanh để ghi DNA đang xuất hiện sẽ làm cho việc lưu trữ phân tử thậm chí còn quan trọng hơn trong tương lai."
Lưu trữ Tất cả Nội dung của Chúng tôi
DNA có thể là nơi hoàn hảo để lưu giữ dữ liệu đang phát triển của nhân loại. Một báo cáo gần đây ước tính rằng vào năm 2020, con người đã tạo ra dữ liệu tương đương với 400 tỷ terabyte hoặc 40 'hộp giày' lưu trữ dữ liệu DNA.
Việc lưu trữ thông tin của bạn trên DNA ngày càng gần với thực tế hơn. Ceze nói: "Để lưu trữ dữ liệu nhỏ có giá trị, ngày nay DNA vẫn tồn tại - hãy nghĩ đến 100 MB".
Năm ngoái, mười lăm công ty và tổ chức công nghệ đã thành lập một liên minh để thúc đẩy quá trình lưu trữ dữ liệu DNA. Microsoft cho biết họ đã trình diễn một hệ thống hoàn toàn tự động có khả năng lưu trữ và truy xuất dữ liệu từ DNA; công ty cũng đã lưu trữ 1GB dữ liệu trong DNA và khôi phục nó.
Nhưng Ceze dự đoán rằng phải từ 5 đến 10 năm nữa DNA mới có thể cạnh tranh với các giải pháp sao lưu chính thống như ổ cứng quang. Ba năm qua đã chứng kiến sự bùng nổ quan tâm đến công nghệ, "DNA sẽ không bao giờ trở nên lỗi thời," Ceze nói. "Có một 'khoảng trống không khí' tự nhiên, là điều cần thiết để bảo mật. [Nhưng] đây là những đặc tính rất cần thiết để lưu trữ lâu dài."
