چشم‌انداز روش‌های ذخیره‌سازی اطلاعات در آینده: DNA، شیشه حکاکی شده با لیزر و ...

- ذخیره‌سازی در DNA: ایده ذخیره‌سازی اطلاعات در DNA بسیار بلندپروازانه به نظر می‌رسد. اکنون برخی از پژوهشگران در تلاش هستند تا توالی‌های ژنی مصنوعی ایجاد کنند که از بازهای دوتایی DNA به نام‌های A، C، G و T استفاده کنند و بیت‌های دوتایی اطلاعات را نمایش دهند. چندین سال پیش محققان در دانشگاه لوبلیانای اسلوونی نشان دادند که می‌توان کدهای رایانه‌ای را در DNA گیاهان تنباکو ذخیره‌سازی کرد. آن‌ها برنامه ساده رایانه‌ای ایجاد کردند و آن را ضمیمه گیاه تنباکو نمودند و با استخراج DNA گیاه و توالی‌یابی آن منجر به شکل‌گیری پیام «سلام دنیا» در صفحه نمایشگر رایانه شد. از آن زمان تاکنون یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه ‌هاروارد پژوهش‌هایی را بر روی فناوری اصلاح ژن CRISPR انجام دادند تا یک ویدئو را در DNA یک باکتری ذخیره‌سازی کنند. ذخیره‌سازی این ویدئو که بیشتر شبیه یک گیف با کیفیت پایین بود، پیشرفت قابل توجهی به حساب می‌آمد. آقای شیپمن که سرپرستی این گروه را بر عهده دارد، گفت که در حال حاضر از این روش نمی‌توان به صورت عمومی و کاربردی استفاده کرد؛ اما در «آینده نزدیک» چشم‌انداز بسیار مثبتی وجود دارد. در سال‌های گذشته شرکت کاتالوگ تلاش زیادی در تجاری‌سازی ذخیره‌سازی اطلاعات در DNA کرده است. آن‌ها فکر می‌کنند که می‌توانند در آینده نزدیک تمامی اطلاعات موجود در جهان را در یک حجم بسیار کوچک ذخیره‌سازی کنند. رویکرد آن‌ها ذخیره‌سازی اطلاعات در پلیمر سنتز شده (به جای باکتری یا گیاه زنده) است. این شرکت در سال گذشته عنوان کرد که توانسته است 16 گیگابایت اطلاعات مربوط به ویکی‌پدیای انگلیسی را در حجم بسیار کمی ذخیره کند.

- ذخیره‌سازی سرد: پژوهشگران در دانشگاه منچستر انگلیس فناوری‌هایی را برای ذخیره‌سازی ژن توسعه داده‌اند. آن‌ها مولکول‌هایی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند در طول یک روز چند صد برابر حافظه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات کنونی اطلاعات در خود ذخیره کند. البته برای کارکرد موثر این روش باید دما بسیار پایین باشد. استفاده از این روش بسیار آسان همراه با صرف انرژی پایین و دوستدار محیط زیست است. دکتر نیکولاس چیلتون، مدرس باسابقه در دانشگاه «جامعه سلطنتی» و پژوهشگر در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه منچستر می‌گوید: «ما می‌خواهیم مولکول‌هایی را ایجاد کنیم که می‌توانند اطلاعات مغناطیسی را ذخیره کنند. این هدف ممکن است منجر به ظهور یک فناوری بسیار کاربردی شود؛ زیرا مولکول‌ها بسیار بسیار کوچک‌تر از مواد مغناطیسی کنونی ذخیره‌سازی اطلاعات هستند. با استفاده از مگنت‌های تک-مولکولی می‌تواند محیطی با تراکم صد برابری نسبت به فناوری‌های کنونی برای ذخیره‌سازی اطلاعات ایجاد کرد.» چیلتون و دکتر میلز از دانشگاه منچستر مطالعاتی را در سال 2017 بر روی مولکول دیسپروزیم انجام دادند. آن‌ها یون دیسپروزیم را در میان حلقه‌های پنج عضوی کربن قرار دادند. در مقاله‌ای که اخیرا به چاپ رسیده است، عنوان شده است که می‌توان از حافظه مغناطیسی را در دمای 80 کلوین (بالاتر از دمای ذوب نیتروژن) استفاده کرد. این در شرایطی است که استفاده از نیتروژن، برخلاف هلیوم، ارزان‌تر است و دسترسی به آن به سهولت انجام می‌شود. مدت زمان حفظ اطلاعات در دمای 80 کلوین در حدود چند ثانیه است. به منظور استفاده عمومی از این روش، باید اطلاعات تا چندین سال حفظ شوند. البته همچنان مشکلات اساسی زیادی وجود دارد؛ به عنوان مثال، چگونه می‌توان این مولکول‌های مغناطیسی را بدون تاثیرگذاری بر عملکرد آن‌ها، بر روی سطوح قرار داد یا چگونه می‌توان از حافظه هر مولکول محافظت کرد.

- آمادگی برای ذخیره‌سازی اطلاعات به صورت 5 بعدی نوری: در این روش از لیزرهایی برای ذخیره‌سازی چندین تترابایت اطلاعات در دیسک‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود. این نوآوری از سوی پژوهشگران دانشگاه ساوثهمپتون انگلیس انجام می‌شود. آن‌ها ادعا می‌کنند که این روش می‌تواند اطلاعات را چندین میلیارد سال حفظ کند. آن‌ها توانسته‌اند فرآیند ذخیره‌سازی و بازیابی را به نحوی طراحی کنند که اطلاعات در عرض چند فمتوثانیه (10-15) منتقل می‌شود. دکتر کازانسکی استاد دانشگاه ساوثهمپتون در توضیح مزیت‌های این روش گفت: «در درجه اول ما در حال توسعه فناوری ذخیره‌سازی اطلاعات برای پایگاه‌های بزرگ اطلاعاتی هستیم. در این روش با استفاده از شیشه کوارتز می‌توان اطلاعات را برای سالیان متمادی حفظ کرد و حوادثی مانند آنش‌سوزی و فلرهای خورشیدی مشکلی در اطلاعات ذخیره‌سازی شده ایجاد نمی‌کند. مزیت دیگر این روش درجه آزادی بالاتر آن است که موجب افزایش طرفیت می‌شود.» این روش اصطلاحا پنج بعدی نامیده می‌شود. اطلاعات در چندین لایه از جمله لایه‌های سه بعدی متداول و جهت و ابعاد ساختار‌های پرینت می‌شود که پنج درجه آزادی را فراهم می‌کند. پایداری دمایی این دیسک نیز تا حدود 1800 درجه فارنهایت است. مهمترین مشکل در توسعه این روش، افزایش سرعت ذخیره‌سازی اطلاعات است.

کدام یک در نهایت تحقق پیدا خواهد کرد؟

سوالی که پیش می‌آید این است که کدام یک از این طرح‌ها در نهایت ذخیره‌سازی داده‌ها در سال‌های آتی را بر عهده خواهد گرفت. در حال حاضر نمی‌توان با اطمینان سخن گفت. البته گام‌های زیادی باید برداشته شود تا در نهایت این روش‌ها بتوانند به صورت عمومی و بین‌المللی مورد استفاده قرار بگیرند.