BilimBiyoteknoloji

Dna Tabanlı Veri Depolama

Günümüzde verilerin toplanması, işlenmesi, analiz edilmesinin yanında; verilerin saklanması ve güvenli bir şekilde depolanması da büyük öneme sahiptir. Özellikle büyük verilerin işlendiği şirketlerin verilerinin felaket gibi durumlarda zarar görmesi, kaybolması veya veriye tekrar erişimde yaşanan aksaklıkların getireceği zaman, maliyet gibi kayıplar düşünüldüğünde, veri depolanmasının ve yedeklenmesinin ne denli hayati rol üstlendiğini görüyoruz.

Depolama birimlerinin tarihçesine baktığımızda delikli kartlardan sabit disklere, hard disklerden bulut teknolojisine çeşitli sistemler kullanılmıştır. Bu teknolojilerin arasına 0 ve 1’lerden oluşan iki tabanlı bilgisayar dilini, DNA’nın Adenin, Guanin, Sitozin ve Timinden oluşan dizilerine çevrilmesine dayanan DNA tabanlı veri depolama fikrinin katılması da pek yeni sayılmaz. Sovyet fizikçi Mikhail Neiman, Radiotehnika dergisinde 1964-1965 yıllarında yayınladığı çalışmalarıyla DNA’da veri saklamaya değinen ilk kişi olarak bilinmektedir. 1988’de Joe Davis ve bir grup araştırmacının “Microvenus” isimli projeleri de bu alandaki çalışmaların ilk örneklerindendir.

Harvard Üniversitesi’nden George Church ve ekibi ise DNA’da veri depolama teknolojisiyle ilgili önemli başarılara imza atmıştır. 2012’de George Church ve arkadaşları 53,426 kelime içeren bir kitabın HTML taslağını, 11 JPG resmini ve 1 JavaScript programını DNA’ya kodlamışlardır. 2020’de ise Nintendo’nun Super Mario Brothers video oyunundan müzik parçasını kodlayıp bilgisayardan oynatmayı başarmışlardır.

2013’te Nick Goldman ve Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü’nden araştırmacılar ,Watson ve Crick’in DNA’nın yapısına ilişkin makalesi, Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü’nün orta çözünürlüklü renkli bir fotoğrafı, MP3 ses dosyası ve Shakespeare’in sonelerini içeren 739 kb dijital veriyi kodladılar.

Washington Üniversitesinin geliştirdikleri yöntemde ise Yazılım modülü, DNA sentez modülü, DNA hazırlama ve sıralama modülü olmak üzere 3 bileşenli sistem ile DNA üzerinde veri depolanabildiğini ve okunabildiğini gösterdiler.

Bu teknolojiyi kullanan başarılı girişimler de var. Örneğin;  MIT’den bir grup bilim insanı 2016 yılında “CATALOG” isimli dijital veri depolama ve hesaplama için dünyanın ilk DNA tabanlı platformunu kurdular. Cambridge Consultants ile birlikte mürekkep püskürtmeli yazıcılara benzer teknolojiyi kullanan yenilikçi bir cihaz geliştirmelerinin yanında kısa süre önce Wikipedia’nın tam İngilizce metin versiyonunu sentetik DNA moleküllerinde sakladılar.

Olgica Milenkovic ve arkadaşları ise farklı bir metot geliştirerek, kullanıcı bilgilerini depolamak için uzun sentetik DNA zincirlerinin kullanımını azaltan bir sistem uyguladılar ve 0.4 KB boyutunda (orijinali 2 KB) Lincoln’ün Gettysburg Addressinin (LGA) 272 kelime içeren metin dosyasını ve JPEG formatında 14 KB boyutundaki (orijinali 329 KB) Lincoln anıtını saklamayı başardılar.

DNA’da veri depolama teknolojisinin olumlu ve olumsuz yönlerini sıralayacak olursak, dezavantajların başında sıklıkla ve hızlı erişime uygun olmaması ile veri okuma işleminin yüksek maliyetli olması geliyor, bir diğer dezavantaj ise uygun olmayan şartlarda örneğin yüksek sıcaklıkta, DNA’nın yapısının bozulmasıdır. Ancak diğer depolama araçlarıyla kıyaslandığında bu gibi riskler (depolama aracının zarar görmesi) yine karşımıza çıkmaktadır. Öte yandan olumlu yanlarından en önemlilerinden birisi ise DNA’da verileri saklamanın fazla enerji gerektirmediği gibi çok küçük bir hacim kaplamasıdır. Örneğin, bir milyar gigabayttan fazla veri küp şeker boyutunda bir DNA kabına sığabilir. Bu teknolojiyi cazip kılan bir başka sebep de yüzlerce yıl önce yaşamış canlıların bozulmamış DNA’larına hala ulaşılabiliyor olması verilerin düzgün koşullarda DNA üzerinde çok uzun yıllar saklanabileceğini göstermektedir. DNA tabanlı veri depolamanın en büyük avantajı ise üzerine depolanabilecek verinin inanılmaz fazla bilgi büyüklüğüne sahip olma potansiyelidir. Yapılan çalışmalar ile DNA’da veri saklama alanının giderek büyümesi hızla artan veri üretimiyle doğan veri depolama ihtiyacına yönelik ümit verici bir çözüm olabilir.

Kaynaklar;

https://www.nature.com/articles/s41598-019-41228-8

https://medium.com/zerone-magazine/from-punch-card-to-dna-data-storage-5c15dcc4803e

https://www.bilisimle.com/gecmisten-gunumuze-veri-depolama-birimleri-tarihi/

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18681-5#Sec6

https://www.nature.com/news/how-dna-could-store-all-the-world-s-data-1.20496#/ref-link-1

https://www.academia.edu/39002176/1_0_2_HiDNAn%C4%B1n_Do%C4%9Fu%C5%9Fu_DNAda_Veri_Depolama_Teknolojisinin_D%C3%BCn%C3%BC_Bug%C3%BCn%C3%BC_ve_Yar%C4%B1n%C4%B1

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5935598/

https://wyss.harvard.edu/news/save-it-in-dna/

https://www.catalogdna.com/blog

Görsel kaynak;

[1]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/core/lw/2.0/html/tileshop_pmc/tileshop_pmc_inline.html?title=Click%20on%20image%20to%20zoom&p=PMC3&id=5935598_13205_2018_1246_Fig1_HTML.jpg

Bu yazı alıntıdır.

Başlangıç Noktası E-bülten

Merak etmeyin. Asla Spam yapmıyoruz.

İlginizi çekebilir
BilimGirişimcilikİklim Değişikliği

Metan Gazı ve İneklerin İlişkisi Nedir?

BilimBiyoteknoloji

Viral Hastalıklar İçin Yeni Umut Cas 7–11

BilimİnovasyonTeknoloji

Erke Dönergeci Gerçek Mi Oldu? İşte Fotosentez Yapan Bilgisayar

BilimSürdürülebilirlik

Bilimin Etkin Kullanılmaması İklim Davalarını Tehlikeye Atıyor

Başlangıç Noktası E-bülten

Merak etmeyin. Asla Spam yapmıyoruz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir