Verilerin DNA’da depolanması kulağa bilim kurgu gibi gelse de yakın gelecekte gerçekleşecek. Profesör Tom de Greef ilk DNA veri merkezinin beş ila on yıl içinde faaliyete geçmesini bekliyor. Veriler bir sabit diskte sıfırlar ve birler olarak değil, DNA’yı oluşturan baz çiftlerinde depolanacak: AT (Adenin-Timin) ve CG (Sitozin-Guanin). Böyle bir veri merkezi, bugünkülerden çok daha küçük bir laboratuar şeklinde olacaktır.
De Greef şimdiden her şeyi hayal edebiliyor. Binanın bir bölümünde DNA sentezi yoluyla yeni dosyalar kodlanacak. Başka bir bölümde ise her kapsülün içinde bir dosya bulunan geniş kapsül alanları yer alacak. Robotik bir kol, kapsülü çıkaracak, içeriğini okuyacak ve geri yerleştirecek.
Sentetik DNA’dan bahsediyoruz. Laboratuvarda, sentetik olarak üretilen DNA iplikçiklerini oluşturmak için bazlar belirli bir düzende birbirine yapıştırılıyor. Şu anda veri merkezlerinde saklanan dosyalar ve fotoğraflar daha sonra DNA’da saklanabilir. Bu teknik şimdilik sadece arşivsel depolama için uygun. Bunun nedeni, depolanan verilerin okunmasının çok pahalı olması ve bu nedenle DNA dosyalarına mümkün olduğunca az başvurmak istemenizdir.
Büyük, Enerji Tüketen Veri Merkezlerinin Modası Geçti
DNA’da veri depolama birçok avantaj sunar. Örneğin bir DNA dosyası çok daha kompakt bir şekilde depolanabilir ve verilerin ömrü de kat kat daha uzundur. Ancak belki de en önemlisi, bu yeni teknoloji büyük, enerji tüketen veri merkezlerini geçersiz kılıyor. De Greef’e göre buna şiddetle ihtiyaç var: “Çünkü üç yıl içinde dünya çapında o kadar çok veri üreteceğiz ki, bunların yarısını bile depolayamayacağız.”
De Greef, doktora öğrencisi Bas Bögels, Microsoft ve bir grup üniversite ortağıyla birlikte sentetik DNA ile veri depolama inovasyonunu ölçeklenebilir hale getirmek için yeni bir teknik geliştirdi. Sonuçlar bugün Nature Nanotechnology dergisinde yayımlandı. De Greef, TU Eindhoven’da Biyomedikal Mühendisliği Bölümü ve Karmaşık Moleküler Sistemler Enstitüsü’nde (ICMS) çalışmakta ve Radboud Üniversitesi’nde misafir profesör olarak görev yapmaktadır.
Ölçeklenebilir
Veri depolama için DNA iplikçiklerini kullanma fikri 1980’lerde ortaya çıktı ancak o zamanlar çok zor ve pahalıydı. Otuz yıl sonra, DNA sentezi gelişmeye başladığında teknik olarak mümkün hale geldi. Harvard Tıp Fakültesi’nde genetikçi olan George Church, 2011 yılında bu fikri detaylandırdı. O zamandan bu yana sentez ve verilerin okunması katlanarak ucuzladı ve nihayet teknolojiyi pazara sundu.
De Greef ve grubu son yıllarda ağırlıklı olarak depolanan verilerin okunması üzerinde çalışmaktadır. Şimdilik bu yeni tekniğin karşılaştığı en büyük sorun bu. Şu anda bunun için kullanılan ve ‘rastgele erişim’ olarak adlandırılan PCR yöntemi oldukça hataya açık. Bu nedenle tek seferde yalnızca bir dosya okuyabilirsiniz ve buna ek olarak, her dosya okuduğunuzda veri kalitesi çok fazla bozulur. Tam olarak ölçeklenebilir değil.
İşte nasıl çalıştığı: PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu), istenen DNA koduna sahip bir primer ekleyerek ihtiyacınız olan DNA parçasının milyonlarca kopyasını oluşturur. Örneğin laboratuvardaki koronavirüs testleri buna dayanır. Burnunuzdan alınan çok küçük bir miktar koronavirüs materyali bile birçok kez kopyalandığında tespit edilebilir. Ancak aynı anda birden fazla dosyayı okumak istiyorsanız, aynı anda işlerini yapan birden fazla primer çiftine ihtiyacınız vardır. Bu da kopyalama sürecinde birçok hataya yol açar.
Her Kapsül Bir Dosya İçerir
İşte bu noktada kapsüller devreye giriyor. De Greef’in grubu protein ve polimerden oluşan bir mikrokapsül geliştirdi ve ardından kapsül başına bir dosya sabitledi. De Greef şöyle diyor: “Bu kapsüller bizim avantajımıza kullanabileceğimiz termal özelliklere sahip.” 50 santigrat derecenin üzerinde kapsüller kendilerini kapatarak PCR sürecinin her kapsülde ayrı ayrı gerçekleşmesini sağlıyor. O halde hataya pek yer yok. De Greef buna ‘termo-kısıtlı PCR’ adını veriyor. Laboratuvarda şimdiye kadar 25 dosyayı önemli bir hata olmadan aynı anda okumayı başardı.
Daha sonra sıcaklığı tekrar düşürürseniz, kopyalar kapsülden ayrılır ve sabitlenen orijinal kalır. Bu da orijinal dosyanızın kalitesinin bozulmadığı anlamına gelir. De Greef, “Şu anda üç okumadan sonra %0.3’lük bir kayıpla karşı karşıyayız. Bu oran mevcut yöntemle %35’tir” dedi.
Floresan İle Aranabilir
Hepsi bu kadar da değil. De Greef ayrıca veri kütüphanesinde arama yapmayı daha da kolaylaştırdı. Her dosyaya floresan bir etiket ve her kapsüle kendi rengi verilmiştir. Daha sonra cihaz renkleri tanıyabiliyor ve onları birbirinden ayırabiliyor. Bu da bizi hikayenin başındaki hayali robotik kola geri götürüyor. Bu kol gelecekte kapsül havuzundan istenen dosyayı özenle seçecek.
Bu da verileri okuma sorununu çözüyor. De Greef şöyle diyor: “Şimdi tek yapmamız gereken DNA sentezi maliyetlerinin daha da düşmesini beklemek. Teknik o zaman uygulamaya hazır olacak.” Sonuç olarak, Hollanda’nın yakında dünyada bir ilk olan ilk DNA veri merkezini açabileceğini umuyor. [1]DNA microcapsules: Scaling up the future of data storage[2]Öne çıkarılan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | DNA microcapsules: Scaling up the future of data storage |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkarılan görsel |
