ԳՈՎԱԶԴ

ԴՆԹ-ն որպես հսկայական համակարգչային տվյալներ պահելու միջոց. իրականություն շատ շուտով:

Բեկումնային ուսումնասիրությունը զգալի քայլ առաջ է տանում ա ԴՆԹ -- թվային տվյալների պահպանման համակարգ:

Թվային տվյալներ այսօր աճում է էքսպոնենցիալ տեմպերով` գաջեթներից մեր կախվածության պատճառով, և այն պահանջում է ամուր երկարաժամկետ պահեստավորում: Տվյալների պահպանումը կամաց-կամաց դառնում է դժվար, քանի որ ներկայիս թվային տեխնոլոգիան ի վիճակի չէ լուծում տալ: Օրինակ՝ վերջին երկու տարում ավելի շատ թվային տվյալներ են ստեղծվել, քան ողջ պատմության ընթացքում համակարգիչ, իրականում աշխարհում ամեն օր ստեղծվում է 2.5 կվինտիլիոն բայթ {1 կվինտիլիոն բայթ = 2,500,000 տերաբայթ (TB) = 2,500,000,000 Գիգաբայթ (ԳԲ)} տվյալ: Սա ներառում է տվյալներ սոցիալական ցանցերի, առցանց բանկային գործարքների, ընկերությունների և կազմակերպությունների գրառումների, արբանյակների տվյալների, հսկողության, հետազոտությունների, զարգացման և այլնի վերաբերյալ: Այս տվյալները հսկայական են և չկառուցված: Հետևաբար, այժմ մեծ մարտահրավեր է տվյալների և դրանց էքսպոնենցիալ աճի պահպանման հսկայական պահանջները լուծելը, հատկապես այն կազմակերպությունների և կորպորացիաների համար, որոնք պահանջում են ամուր երկարաժամկետ պահեստավորում:

Ներկայումս առկա տարբերակներն են կոշտ սկավառակը, օպտիկական սկավառակները (CD), հիշողության կրիչները, ֆլեշ կրիչները և ավելի առաջադեմ ժապավենների սկավառակը կամ օպտիկական BluRay սկավառակները, որոնք պահում են մոտավորապես մինչև 10 տերաբայթ (ՏԲ) տվյալներ: Նման պահեստավորման սարքերը, թեև սովորաբար օգտագործվում են, ունեն բազմաթիվ թերություններ: Նախ, դրանք ունեն ցածր և միջին պահպանման ժամկետ, և դրանք պետք է պահվեն իդեալական ջերմաստիճանի և խոնավության պայմաններում, որպեսզի կարողանան երկար տասնամյակներ գոյատևել և այդպիսով պահանջել հատուկ նախագծված ֆիզիկական պահեստային տարածքներ: Գրեթե բոլորը մեծ էներգիա են սպառում, ծավալուն են և անիրագործելի և կարող են վնասվել պարզ անկման դեպքում: Դրանցից ոմանք շատ թանկ են, հաճախ տառապում են տվյալների սխալներով և, հետևաբար, բավականաչափ ամուր չեն: Ընտրանքը, որը համընդհանուր ընդունվել է կազմակերպության կողմից, կոչվում է ամպային հաշվողականություն. պայմանավորվածություն, որի ժամանակ ընկերությունը հիմնականում վարձում է «դրսի» սերվեր՝ իր ՏՏ և տվյալների պահպանման բոլոր պահանջները կարգավորելու համար, որը կոչվում է «ամպ»: Ամպային հաշվարկների առաջնային թերություններից են անվտանգության և գաղտնիության խնդիրներն ու խոցելիությունը հաքերների կողմից հարձակման համար: Կան նաև այլ խնդիրներ, ինչպիսիք են բարձր ծախսերը, ծնող կազմակերպության կողմից սահմանափակ վերահսկողությունը և հարթակի կախվածությունը: Cloud computing-ը դեռևս լավ այլընտրանք է համարվում երկարաժամկետ պահեստավորման համար: Այնուամենայնիվ, թվում է, թե ամբողջ աշխարհում ստեղծվող թվային տեղեկատվությունը, անշուշտ, գերազանցում է այն պահելու մեր կարողությունը, և նույնիսկ ավելի ամուր լուծումներ են անհրաժեշտ տվյալների այս ջրհեղեղին սպասարկելու համար՝ միաժամանակ ապահովելով ընդլայնելիություն՝ հաշվի առնելու նաև պահեստավորման ապագա կարիքները:

Կարո՞ղ է ԴՆԹ-ն օգնել համակարգչային պահեստավորմանը:

մեր ԴՆԹ - (Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) համարվում է թվային տվյալների պահպանման հետաքրքիր այլընտրանքային միջոց: ԴՆԹ - ինքնարտադրվող նյութն է, որն առկա է գրեթե բոլոր կենդանի օրգանիզմներում և այն է, ինչ կազմում է մեր գենետիկական տեղեկատվությունը: Արհեստական ​​կամ սինթետիկ ԴՆԹ - երկարակյաց նյութ է, որը կարելի է պատրաստել՝ օգտագործելով առևտրային հասանելի օլիգոնուկլեոտիդների սինթեզի մեքենաներ: ԴՆԹ-ի առաջնային առավելությունը նրա երկարակեցությունն է որպես ա ԴՆԹ - գոյատևում է 1000 անգամ ավելի երկար, քան սիլիցիումը (սիլիկոն-չիպ՝ շինարարության համար օգտագործվող նյութ համակարգիչ): Զարմանալի է, որ ընդամենը մեկ խորանարդ միլիմետր ԴՆԹ - կարող է պահել կվինտիլիոն բայթ տվյալներ: ԴՆԹ - նաև գերկոմպակտ նյութ է, որը երբեք չի քայքայվում և կարող է հարյուրավոր դարեր պահպանվել զով, չոր տեղում: Պահեստավորման համար ԴՆԹ-ի օգտագործման գաղափարը գոյություն ունի դեռևս 1994թ.-ից շատ վաղուց: Հիմնական պատճառն այն նույն ձևն է, որով տեղեկատվությունը պահվում է համակարգչում և մեր համակարգում: ԴՆԹ - – քանի որ երկուսն էլ պահպանում են տեղեկատվության գծագրերը: Համակարգիչը բոլոր տվյալները պահում է որպես 0 և 1, իսկ ԴՆԹ-ն պահում է կենդանի օրգանիզմի բոլոր տվյալները՝ օգտագործելով չորս հիմքերը՝ թիմին (T), գուանին (G), ադենին (A) և ցիտոզին (C): Հետևաբար, ԴՆԹ-ն կարելի է անվանել ստանդարտ պահեստավորման սարք, ճիշտ այնպես, ինչպես համակարգիչը, եթե այդ հիմքերը կարող են ներկայացվել որպես 0 (հիմքեր A և C) և 1 (հիմքեր T և G): ԴՆԹ-ն կոշտ և երկարատև է, ամենապարզ արտացոլումն այն է, որ մեր գենետիկ կոդը՝ ԴՆԹ-ում պահվող մեր ողջ տեղեկատվության նախագիծը, արդյունավետ կերպով փոխանցվում է մի սերունդից մյուսը կրկնվող ձևով: Ծրագրային ապահովման և ապարատային բոլոր հսկաները ցանկանում են օգտագործել սինթետիկ ԴՆԹ՝ հսկայական քանակությամբ պահելու համար՝ հասնելու իրենց նպատակին՝ լուծելու տվյալների երկարաժամկետ արխիվը: Գաղափարն այն է, որ սկզբում համակարգչային 0-երը և 1-երը փոխարկվեն ԴՆԹ կոդի (A, C, T, G), իսկ փոխարկված ԴՆԹ-ի ծածկագիրը այնուհետև օգտագործվի ԴՆԹ-ի սինթետիկ շղթաներ արտադրելու համար, որոնք այնուհետև կարող են դրվել սառը պահեստում: Անհրաժեշտության դեպքում ԴՆԹ-ի շղթաները կարող են հեռացվել սառնարանից, և դրանց տեղեկատվությունը վերծանվել ԴՆԹ-ի հաջորդականության մեքենայի և ԴՆԹ-ի հաջորդականության միջոցով, վերջապես վերադառնում է 1-ի և 0-ի երկուական համակարգչային ձևաչափի՝ համակարգչում կարդալու համար:

Ցուցադրված է1 որ ընդամենը մի քանի գրամ ԴՆԹ-ն կարող է պահել քվինտիլիոն բայթ տվյալներ և պահպանել դրանք մինչև 2000 տարի: Այնուամենայնիվ, այս պարզ ըմբռնումը բախվել է որոշ մարտահրավերների: Նախ, բավականին թանկ է, և նաև ցավալիորեն դանդաղ է տվյալների գրելը ԴՆԹ-ում, այսինքն՝ 0-երի և 1-երի իրական փոխակերպումը ԴՆԹ-ի հիմքերին (A, T, C, G): Երկրորդ, երբ տվյալները «գրվեն» ԴՆԹ-ի վրա, դժվար է ֆայլեր գտնելն ու առբերելը և պահանջվում է տեխնիկա, որը կոչվում է. ԴՆԹ - հաջորդականություն – ա-ի շրջանակներում հիմքերի ճշգրիտ կարգի որոշման գործընթաց ԴՆԹ - մոլեկուլ - որից հետո տվյալները վերծանվում են մինչև 0 և 1:

Վերջերս ուսումնասիրությունը2 Microsoft Research-ի և Վաշինգտոնի համալսարանի գիտնականները հասել են ԴՆԹ-ի պահպանման «պատահական մուտքի»: «Պատահական մուտքի» ասպեկտը շատ կարևոր է, քանի որ դա նշանակում է, որ տեղեկատվությունը կարող է փոխանցվել այն վայրից կամ այնտեղից (ընդհանուր առմամբ հիշողություն), որտեղ յուրաքանչյուր վայր, անկախ նրանից, թե որտեղ է գտնվում հաջորդականությունը, և կարող է ուղղակիորեն մուտք գործել: Օգտագործելով պատահական մուտքի այս տեխնիկան՝ ֆայլերը կարող են վերցվել ԴՆԹ-ի պահեստից ընտրովի կերպով, համեմատած նախկինի հետ, երբ այդպիսի որոնման համար պահանջվում էր հաջորդականացնել և վերծանել ԴՆԹ-ի ամբողջ տվյալների բազան՝ գտնելու և արդյունահանելու համար ցանկալի մի քանի ֆայլերը: «Պատահական մուտքի» կարևորությունը ավելի է բարձրանում, երբ տվյալների քանակն ավելանում է և դառնում հսկայական, քանի որ այն նվազեցնում է կատարվող հաջորդականության քանակը: Պատահական մուտքն այսքան մեծ մասշտաբով առաջին անգամ է ցուցադրվում: Հետազոտողները նաև մշակել են տվյալների վերծանման և վերականգնման ալգորիթմ՝ տվյալների սխալների նկատմամբ ավելի մեծ հանդուրժողականությամբ, ինչը նույնպես ավելի արագ է դարձնում հաջորդականության ընթացակարգը: Ավելի քան 13 միլիոն սինթետիկ ԴՆԹ-ի օլիգոնուկլեոտիդներ կոդավորված են այս հետազոտության ընթացքում, որը 200 ՄԲ չափի տվյալներ է, որը բաղկացած է 35 ֆայլից (պարունակող տեսանյութ, աուդիո, պատկերներ և տեքստ), որոնց չափերը տատանվում են 29 ԿԲ-ից մինչև 44 ՄԲ: Այս ֆայլերը առբերվել են առանձին՝ առանց սխալների: Նաև հեղինակները մշակել են նոր ալգորիթմներ, որոնք ավելի ամուր և սխալ են հանդուրժում ԴՆԹ-ի հաջորդականությունները գրելիս և կարդալիս: Այս ուսումնասիրությունը հրապարակվել է Բնության կենսատեխնոլոգիա մեծ առաջընթացի մեջ, որը ցույց է տալիս ԴՆԹ-ի պահպանման և որոնման կենսունակ, լայնածավալ համակարգ:

ԴՆԹ-ի պահպանման համակարգը շատ գրավիչ է թվում, քանի որ այն ունի տվյալների բարձր խտություն, բարձր կայունություն և հեշտ է պահել, բայց ակնհայտորեն ունի բազմաթիվ մարտահրավերներ, նախքան այն կարող է համընդհանուր կիրառվել: Քիչ գործոններ են ԴՆԹ-ի ժամանակի և աշխատատար վերծանումը (հաջորդականությունը) և նաև սինթեզը: ԴՆԹ -. Տեխնիկան պահանջում է ավելի մեծ ճշգրտություն և ավելի լայն ծածկույթ: Թեև այս ոլորտում առաջընթաց է գրանցվել, ճշգրիտ ձևաչափը, որով տվյալները կպահվեն երկարաժամկետ հեռանկարում ԴՆԹ - դեռ զարգանում է: Microsoft-ը խոստացել է բարելավել սինթետիկ ԴՆԹ-ի արտադրությունը և լուծել մարտահրավերները՝ լիովին գործառնական նախագծելու համար ԴՆԹ - պահեստավորման համակարգ մինչև 2020թ.

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

1. Erlich Y and Zielinski D 2017. DNA Fountain-ը հնարավորություն է տալիս ամուր և արդյունավետ պահեստավորման ճարտարապետություն: Գիտություն. 355 (6328). https://doi.org/10.1126/science.aaj2038

2. Organick L et al. 2018. Պատահական մուտք մեծածավալ ԴՆԹ տվյալների պահպանման մեջ: Բնության կենսատեխնոլոգիա. 36. https://doi.org/10.1038/nbt.4079

SCIEU թիմ
SCIEU թիմhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Գիտության զգալի առաջընթաց. Ազդեցությունը մարդկության վրա. Ոգեշնչող մտքեր.

Բաժանորդագրվեք մեր լրահոսին

Թարմացվել վերջին բոլոր նորություններով, առաջարկներով և հատուկ հայտարարություններով:

Ամենաշատ ընթերցվածը

Առաջին հաջողված գեների խմբագրումը Lizard-ում CRISPR տեխնոլոգիայի միջոցով

Գենետիկական մանիպուլյացիայի այս առաջին դեպքը մողեսի մոտ...

Մայրական ապրելակերպի միջամտությունները նվազեցնում են ցածր քաշ ունեցող երեխայի վտանգը

Կլինիկական փորձարկում բարձր ռիսկային խմբի հղի կանանց համար...

COVID-19 mRNA պատվաստանյութ. գիտության մեջ կարևոր իրադարձություն և բժշկության մեջ խաղի փոփոխություն

Վիրուսային սպիտակուցները ընդունվում են որպես հակագեն՝ ձևով...
- Գովազդ -
94,250Fansնման
47,616ՀետևորդներՀետեւեք
1,772ՀետևորդներՀետեւեք
30ԲաժանորդներըԲաժանորդագրվել