DNS-ben az adatjövő? – Izraeli kutatók áttörést értek el a molekuláris adattárolásban
A világ adatéhsége robbanásszerűen növekszik, miközben a hagyományos adattárolási módszerek egyre nagyobb gazdasági, környezeti és technológiai kihívások elé állítják a társadalmat.
Egy izraeli kutatócsoport azonban most áttörést ért el: a haifai Technion műszaki egyetem munkatársai egy új mesterséges intelligencia-alapú módszerrel forradalmasíthatják az információ DNS-ben való tárolását és kiolvasását.
Miért épp a DNS?
A DNS – az élet genetikai kódját hordozó molekula – már évmilliók óta a természet tökéletes adattároló egységeként szolgál. Egyetlen gramm DNS akár 215 petabájt (215 millió gigabájt) adatot képes tárolni, százmilliószor sűrűbben, mint a mai digitális eszközök. Ráadásul karbantartás vagy energiaellátás nélkül is több ezer évig megőrzi az információt, ahogy azt ősi DNS-leletek is bizonyítják.
A probléma azonban nemcsak a DNS-be való írás nehézsége, hanem még inkább az adatok visszanyerésének pontatlansága volt. A szekvenálás során fellépő hibák miatt a dekódolás olyan, mintha egy széttépett könyvből próbálnánk megérteni a történetet.
„Információt lekérni a DNS-ből olyan, mintha egy könyvet olvasnánk, miután valaki véletlenszerű hibákat szúrt bele, majd átfuttatta egy papírzúzdán” – fogalmazott Omer Tzabari doktorandusz, a kutatócsoport egyik tagja.
Megszületett a DNAformer
A Technion kutatói – Omer Tzabari, Daniela Bar-Lev, Itay Or, Tobi Ecion és Eitan Jakobi – a Nature Machine Intelligence című folyóiratban számoltak be új megoldásukról.
DNAformer névre keresztelt eljárásuk mesterséges intelligenciával támogatott technológia, amely háromezerszer gyorsabbá teszi az információ DNS-ből való kiolvasását, és negyven százalékkal csökkenti a hibák arányát a korábbi legjobb módszerekhez képest.
Az MI-alapú algoritmus nemcsak a dekódolást gyorsítja fel, hanem hibajavítással is képes reagálni a DNS-re jellemző, gyakran előforduló torzulásokra.
Külön mechanizmust fejlesztettek ki a „zajos” DNS-szekvenciák felismerésére és feldolgozására – azokra a szakaszokra, amelyek akár 50 százalékos hibával vagy teljes hiánnyal szerepelnek az állományban.
Miért nem használjuk mégis tömegesen?
Bár a DNS-alapú adattárolás elméletben kiváló megoldás lenne a globális adatválságra, a gyakorlati akadály még mindig komoly: a DNS-szintézis, vagyis az adatok molekuláris formában történő rögzítése rendkívül drága és időigényes folyamat. Jelenleg ez több tízezerszer költségesebb, mint a digitális rögzítés, és sokkal lassabb is.
Ennek ellenére a kutatók bizakodóak: az iparág már most is a szintézis olcsóbbá és gyorsabbá tételén dolgozik. Amint ezek a folyamatok elérhetőbbé válnak, a DNS-adattárolás új szintre emelkedhet – különösen az archív célokra szánt, ritkán használt információk esetében.
„Nem gond, hogy ezek az információk DNS-kémcsövekben vannak, és néhány napba is beletelik, mire elolvassák – ahogyan ma is több munkanapot vesz igénybe a néhány évvel ezelőtti csekkek kikérése a banktól” – jegyezte meg Tzabari.
A digitális jövő új genetikai rétege
A DNAformer kifejlesztésével a számítástechnikai akadályokat sikerült nagyrészt felszámolni. A következő lépés az adattárolás rögzítési költségeinek leszorítása lesz. Eitan Jakobi zárógondolata világosan kijelöli az utat:
„Az információ tárolása a DNS-ben fantasztikus megoldás az adattárolás problémájára. Úgy tűnik, hogy az új módszerrel legalább a számítástechnikai kihívást megoldottuk. A jelenleg megmaradt fő probléma a szintézis költsége.”
Ha ez sikerül, új korszak kezdődhet – ahol nem szilíciumban, hanem életet hordozó molekulákban tároljuk digitális örökségünket.
