Thursday, February 9Modern Manufacturing
×

อนาคตใหม่ของการจัดเก็บข้อมูลระดับ Petabyte ด้วยการดัดแปลงสารเคมีในสายรหัสพันธุกรรม

นักวิจัยจากสถาบัน Beckman มหาวิทยาลัย Illinois ได้ปรับแต่งพันธุกรรมโดยเติมตัวอักษรซึ่งแทนชื่อสารเคมีเข้าไปใน DNA ทำให้เกลียวคู่ที่เกิดขึ้นมีความแข็งแรงคงทน เกิดเป็นหน่วยความจำที่มีความยั่งยืนเหมาะสำหรับโลกยุคใหม่

อนาคตใหม่ของการจัดเก็บข้อมูลระดับ Petabyte ด้วยการดัดแปลงสารเคมีในสายรหัสพันธุกรรม
อนาคตใหม่ของการจัดเก็บข้อมูลระดับ Petabyte ด้วยการดัดแปลงสารเคมีในสายรหัสพันธุกรรม
อนาคตใหม่ของการจัดเก็บข้อมูลระดับ Petabyte ด้วยการดัดแปลงสารเคมีในสายรหัสพันธุกรรม

แม้ว่าจากไอเดียที่เกิดขึ้นอาจจะดูเป็นไปไม่ได้ที่รหัสพันธุกรรมจะเก็บข้อมูลอย่างเสียงเล่นกีตาร์ การสไลด์คันชักของไวโอลิน แต่สิ่งเหล่านี้ก็เกิดขึ้นแล้ว โดย DNA สามารถใช้เก็บไฟล์เสียงรวมไปถึงไฟล์ชนิดอื่น ๆ ได้อีกด้วย ไม่ว่าจะภาพเคลื่อนไหว ภาพนิ่งหรือไฟล์อื่น ๆ

การขยาย Molecular Makeup ของ DNA และการพัฒนา Sequencing Method แบบใหม่ทำให้ทีมวิจัยสามารถเปลี่ยน DNA เกลียวคู่ (Double Helix) ให้เป็นหน่วยความจำยั่งยืนได้ ซึ่งหน่วยความจำนั้นในยุคปัจจุบันที่เป็นโลกแห่งดิจิทัลถือว่ามีความสำคัญอย่างมากในทุกมิติ ซึ่งการใช้งานไฟล์ดิจิทัลจะช่วยลดพื้นที่ ลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติบางกลุ่ม และปกป้องข้อมูลที่มีจากภัยธรรมชาติได้อีกด้วย

DNA นั้นมีอายุการใช้งานที่ยืนยาว สามารถรับมือกับสภาพแวดล้อมของโลกได้เป็นอย่างดี บางครั้งจะมีอายุยืนยาวได้เป็นหมื่นปีและข้อมูลยังคงหลงเหลือใช้งานได้อยู่ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ Sequence ที่อยู่ในสายรหัสพันธุกรรมของฟอสซิลเพื่อเปิดเผยประวัติศาสตร์ของพันธุกรรมและสิ่งมีชีวิตที่สูญหายไปจากแผ่นดิน

รู้หรือไม่ว่าในแต่ละวันนั้นมีข้อมูลจำนวนมหาศาลหลาย Petabyte (1PB = 1,000,000 Gb) ถูกสร้างขึ้นบนโลกอินเทอร์เน็ต ซึ่ง DNA เพียง 1 กรัมสามารถจัดเก็บข้อมูลเหล่านี้ได้อย่างเพียงพอ แสดงให้เห็นว่า DNA นั้นมีความสามารถในระดับจินตนาการสำหรับการจัดเก็บหน่วยความจำ โดยสิ่งสำคัญนอกจากความสามารถในการจัดเก็บมหาศาลแล้ว ยังสามารถพบเจอได้ตามธรรมชาติและมีความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่แทบจะเป็นอนันต์ ซึ่งสิ่งเหล่านี้จะไม่พบเจอในเทคโนโลยีจัดเก็บข้อมูลล้ำสมัยส่วนใหญ่ในตลาดปัจจุบัน ซึ่งในท้ายที่สุดมักจะกลายเป็นวัสดุถมที่หรือกลายเป็น e-waste เสียเป็นส่วนใหญ่

ในธรรมชาตินั้นสายพันธุกรรมหรือ DNA ประกอบด้วยสารเคมี 4 ชนิด ได้แก่ Adenine, Guanine, Cytosine และ Thymine ซึ่งจะถูกนึกถึงในรูปแบบอักษร A, G, C และ T การเรียงตัวของสารเหล่านี้และการเปลี่ยนลำดับที่เกิดขึ้นในสายพันธุกรรมเกลียวคู่จะเป็นส่วนสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ถอดรหัสหา Sequence และค้นหาความหมาย

ทีมวิจัยได้ขยาย DNA ออกไปโดยเพิ่มความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลจากการเติม Nucleobases สังเคราะห์ 7 ตัวเข้าไปในการจัดเรียง 4 ตัวเดิมที่มีอยู่ หากจินตนาการดูว่าการใช้อักษรเพียง 4 ตัวสามารถสร้างคำได้หลากหลายแค่ไหน และถ้ามีตัวอักษรครบล่ะ? การผสมผสานคำนั้นแทบจะไร้ขีดจำกัดที่เป็นไปได้ ซึ่งแนวคิดเดียวกันนี้ถูกนำมาใช้กับ DNA เช่นกัน

การวิจัยนี้สามารถเปลี่ยนค่าไบนารี่ หรือ ค่า 0 กับ 1 ที่เดิมใช้งานเพียง A, G, C และ T ให้ถูกเสริมด้วยตัวอักษรใหม่อีก 7 ตัวได้ โดยทีมวิจัยพบว่าไม่ใช่ทุกเทคโนโลยีที่มีในปัจจุบันจะสามารถดัดแปลงสารเคมีในสายพันธุกรรมได้ เพื่อแก้ปัญหาที่มีจึงได้ผสมผสาน Machine Learning และ AI เข้าด้วยกันเพื่อพัฒนากระบวนการ DNA Sequence Readout Processing Method ขึ้นมา ซึ่งเป็นรูปแบบที่โดดเด่นเพียงหนึ่งเดียวที่สามารถมองเห็นสารเคมีที่ถูกปรับแต่งให้แตกต่างจากธรรมชาติได้ และแยกความต่างโมเลกุลใหม่ทั้ง 7 ออกจากกันได้ ซึ่งจากการทดสอบ 77 รูปแบบที่มีการผสมแตกต่างกันบน 11 Nucleotide วิธีใหม่นี้สามารถแยกสารออกจากกันได้อย่างแม่นยำชัดเจน

ที่มา:
Beckman.illinois.edu

เนื้อหาที่น่าสนใจ:
เทคนิคการพิมพ์ Micro-3D Printing แบบใหม่กับประสิทธิภาพทางการทหารอันน่าสนใจ
Thos
"Judge a man by his questions rather than his answers"
Voltaire
READ MORE
×