เมื่อเราไม่มีที่ว่างสำหรับข้อมูล นักวิทยาศาสตร์ต้องการเก็บไว้ใน DNA

ประการแรกคำเตือนเกี่ยวกับวันสิ้นโลก: พื้นที่จัดเก็บข้อมูลของเรากำลังจะหมด

เป็นไปได้ว่านี่ไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องกังวลมากเกินไปในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีครั้งหนึ่งเมื่อไม่นานมานี้ เมื่อฮาร์ดไดรฟ์ที่มีจำกัดในคอมพิวเตอร์ของคุณคือพื้นที่จัดเก็บข้อมูลทั้งหมดที่คุณมีอยู่ เมื่อถึงขีดจำกัดนั้น (ซึ่งในกรณีคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของฉันเอง มีขนาดน้อยกว่า 100MB) และคุณหันไปใช้ฟล็อปปี้ดิสก์และที่จัดเก็บข้อมูลภายนอกในเครื่องอื่นๆ เมื่อคุณหมดสิ่งนั้นคุณก็จะถูกลบ

เราจะไม่ลบอีกต่อไป บริษัทต่างๆ ก็ไม่ทำเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริษัทที่มีมูลค่าตามข้อมูลที่พวกเขาเป็นเจ้าของ แต่เราเพียงแต่ส่งไฟล์ของเราออกไปสู่คลาวด์ ซึ่งมีชื่อชั่วคราวและไม่มีตัวตน ขาดสภาพร่างกายที่แท้จริง ข้อมูลถูกเก็บไว้ที่ไหน? มันไม่สำคัญตราบใดที่เราสามารถเอามันกลับมาได้ พื้นที่เก็บข้อมูลบนคลาวด์จะหมดลงจะเกิดอันตรายอะไรบ้าง? ดูเหมือนน้อยมาก นอกจากจะต้องชำระเงินค่าสมัครสมาชิกรายเดือนเพื่อปลดล็อกพื้นที่ฟรีที่ยอดเยี่ยมยิ่งขึ้น

ด้วยเหตุนี้ ความคิดที่ว่าสักวันหนึ่งเราอาจจะใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลจนหมดนั้นก็เป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจ เป็นข้อเสนอแนะว่าเราจะหมดน้ำ: ทรัพยากรอันรุ่งโรจน์ที่ตกมาจาก ท้องฟ้า. แต่ปี 2018 นั้นเป็นปีที่เคปทาวน์ แอฟริกาใต้ เข้ามา ใกล้จะขาดน้ำแล้ว. และเราอาจใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลจนหมดได้เช่นกัน

ข้อมูล ข้อมูล ทุกที่

เหตุผลก็คือเราสร้างข้อมูลได้เร็วเกินกว่าจะจินตนาการได้ ในแต่ละวัน จะมีการสร้างข้อมูลประมาณ 2.5 ล้านล้านไบต์ โดยได้รับความอนุเคราะห์จากมนุษย์ 3.7 พันล้านคนที่ปัจจุบันใช้อินเทอร์เน็ต ในช่วงสองปีที่ผ่านมา ข้อมูลกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของโลกถูกสร้างขึ้นอย่างน่าเหลือเชื่อ ด้วยจำนวนอุปกรณ์อัจฉริยะที่เชื่อมต่อกับ Internet of Things เพิ่มมากขึ้น ตัวเลขดังกล่าวจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างมาก

“เมื่อเราคิดถึงการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์ เราคิดถึงการจัดเก็บข้อมูลที่ไม่มีที่สิ้นสุดเหล่านี้” Hyunjun Park ซีอีโอและผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทจัดเก็บข้อมูล แคตตาล็อกบอกกับ Digital Trends “แต่จริงๆ แล้วคลาวด์เป็นเพียงคอมพิวเตอร์ของคนอื่น สิ่งที่คนส่วนใหญ่ไม่ทราบก็คือ เรากำลังสร้างข้อมูลจำนวนมากจนความเร็วที่เราสร้างนั้นแซงหน้าความสามารถของเราในการจัดเก็บข้อมูลทั้งหมดไปมาก ในอนาคตอันใกล้นี้ เราจะมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างข้อมูลที่เป็นประโยชน์ที่เราสร้างขึ้น และวิธีที่เราสามารถจัดเก็บข้อมูลโดยใช้สื่อทั่วไป”

เนื่องจากบริษัทที่จัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์กำลังยุ่งอยู่กับการสร้างศูนย์ข้อมูลใหม่และขยายศูนย์ข้อมูลที่มีอยู่ในอัตราที่ยุ่งยาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะพิจารณาว่าความจุในการจัดเก็บข้อมูลจะหมดลง ไม่มีนาฬิกานับถอยหลังแบบภาพยนตร์ อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของ Park ในช่วงต้นปี 2025 มนุษยชาติอาจผลิตข้อมูลได้มากกว่า 160 เซ็ตตะไบต์ (ในกรณีที่คุณสงสัยว่าเซตตะไบต์คือหนึ่งล้านล้านกิกะไบต์) เราจะสามารถจัดเก็บได้มากเพียงใด ปาร์คแนะนำประมาณร้อยละ 12.5

เห็นได้ชัดว่ามีบางอย่างจำเป็นต้องทำ

ดีเอ็นเอคือคำตอบใช่ไหม?

นั่นคือจุดที่ Park และเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ของ MIT และผู้ร่วมก่อตั้ง Nathaniel Roquet เข้ามามีส่วนร่วมในภาพนี้ แคตตาล็อกสตาร์ทอัพของพวกเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีที่พวกเขาเชื่อว่าสามารถเปลี่ยนการจัดเก็บข้อมูลได้ตามที่เรารู้ อนุญาตหรืออ้างว่าข้อมูลทั้งหมดของโลกสามารถใส่ลงในพื้นที่ขนาดเท่าตู้เสื้อผ้าได้อย่างสะดวกสบาย

โซลูชันของแคตตาล็อก? โดยการเข้ารหัสข้อมูลลงใน DNA นั่นอาจฟังดูเหมือนโครงเรื่องของนวนิยายของ Michael Crichton แต่โซลูชันที่ปรับขนาดได้และราคาไม่แพงนั้นจริงจัง และเป็นเช่นนั้น ได้รับเงินทุนร่วมลงทุนจำนวน 9 ล้านเหรียญสหรัฐ พร้อมด้วยการสนับสนุนจากอาจารย์ชั้นนำจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มหาวิทยาลัย.

“คำถามที่ฉันมักถูกถามบ่อยๆ คือ ‘เราใช้ DNA ของใคร?’” ปาร์คหัวเราะ “ผู้คนกลัวว่าเราจะรับ DNA จากผู้คนและเปลี่ยนพวกเขาให้กลายพันธุ์หรืออะไรทำนองนั้น”

นี่ไม่ใช่ เราควรชี้แจงให้ชัดเจนว่า Catalog กำลังทำอะไรอยู่ DNA ที่บริษัทกำลังเข้ารหัสข้อมูลนั้นเป็นโพลีเมอร์สังเคราะห์ ไม่ใช่สิ่งที่มาจากแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ และชุดของคู่ฐานที่มีการเข้ารหัสข้อมูล เช่น ชุดของค่าหนึ่งและศูนย์ ไม่ใช่รหัสของสิ่งมีชีวิต แต่ผลลัพธ์สุดท้ายก็ไม่สามารถแยกความแตกต่างทางชีวภาพจากสิ่งที่คุณอาจพบในเซลล์ที่มีชีวิตได้

แนวคิดที่ว่า DNA เป็นวิธีการเก็บรักษาที่มีศักยภาพนั้น ได้รับการคาดเดามานานหลายทศวรรษแล้ว นับตั้งแต่ James Watson และ Francis Crick ค้นพบเกลียวคู่ในปี 1953 อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังมีปัญหาคอขวดอยู่หลายประการที่ทำให้ไม่สามารถดำเนินชีวิตต่อไปได้ มีศักยภาพมหาศาลในฐานะโซลูชันการจัดเก็บข้อมูลเชิงคำนวณ.

การคิดแบบดั้งเดิมเกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูลบน DNA มุ่งเน้นไปที่การสังเคราะห์โมเลกุล DNA ใหม่ จับคู่ลำดับของบิตกับลำดับของคู่เบสสี่คู่ของ DNA และสร้างโมเลกุลเพียงพอที่จะแทนตัวเลขทั้งหมดที่คุณต้องการจัดเก็บ ปัญหาคือกระบวนการนี้ช้าและมีราคาแพง ทำให้เกิดปัญหาคอขวดอย่างมากในการจัดเก็บข้อมูล

แนวทางของแค็ตตาล็อกขึ้นอยู่กับการแยกกระบวนการสังเคราะห์ออกจากกระบวนการเข้ารหัส โดยพื้นฐานแล้ว บริษัทสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันจำนวนมหาศาล (ทำให้ถูกกว่ามาก) จากนั้นจึงเข้ารหัสข้อมูลโดยสร้างความหลากหลายมหาศาลจากโมเลกุลที่สร้างไว้ล่วงหน้า

ในการเปรียบเทียบ Catalog ได้เปรียบแนวทางก่อนหน้านี้ในการผลิตฮาร์ดไดรฟ์แบบกำหนดเองพร้อมข้อมูลทั้งหมดของคุณแบบเชื่อมต่อแบบฮาร์ดไดรว์ การจัดเก็บข้อมูลที่แตกต่างกันหมายถึงการสร้างฮาร์ดไดรฟ์ใหม่ทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น พวกเขาแนะนำว่าแนวทางของพวกเขานั้นคล้ายกับการผลิตฮาร์ดไดรฟ์เปล่าจำนวนมาก จากนั้นจึงกรอกข้อมูลที่เข้ารหัสเมื่อจำเป็น

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูล

ส่วนที่น่าตื่นเต้นของทั้งหมดนี้คือปริมาณข้อมูลที่สามารถจัดเก็บได้อย่างเหลือเชื่อ เพื่อเป็นการพิสูจน์แนวคิด Catalog ได้ใช้เทคโนโลยีในการเข้ารหัสหนังสือประเภทต่างๆ คู่มือผู้โบกรถสู่กาแล็กซี เข้าสู่ดีเอ็นเอ แต่นั่นเทียบไม่ได้เลยกับความเป็นไปได้

“หากคุณเปรียบเทียบแอปเปิ้ลกับแอปเปิ้ล บิตที่คุณสามารถจัดเก็บได้ในปริมาตรเดียวกันจะออกมาที่ความหนาแน่นของข้อมูลประมาณ 1 ล้านเท่าของความหนาแน่นของข้อมูลของโซลิดสเตตไดรฟ์” ปาร์คกล่าว “อะไรก็ตามที่คุณสามารถเก็บไว้ในแฟลชไดรฟ์ คุณสามารถจัดเก็บสิ่งนั้นได้ 1 ล้านครั้งในปริมาณเท่าเดิม หากคุณทำสิ่งนั้นใน DNA”

อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบกับโซลิดสเตทไดรฟ์นั้นไม่แม่นยำนัก DNA อาจสามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากกว่ามากในปริมาณเท่าเดิม แต่ไม่สามารถเข้าถึงแฟลชไดรฟ์ที่เชื่อมต่อ USB ได้ในทันที วิธีการของแคตตาล็อกแปลงข้อมูลให้เป็นเม็ดแข็งของโพลีเมอร์สังเคราะห์

ในการเข้าถึงข้อมูลของคุณ นักวิทยาศาสตร์จะต้องนำเม็ดดังกล่าวมาเติมน้ำเข้าไป จากนั้นจึงอ่านข้อมูลโดยใช้เครื่องหาลำดับดีเอ็นเอ นี่เป็นคู่ฐานของ DNA ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการคำนวณค่าและศูนย์ที่ประกอบข้อมูลของคุณกลับคืนมาได้ ตั้งแต่ต้นจนจบ กระบวนการจะใช้เวลาอย่างน้อยหลายชั่วโมง

ด้วยเหตุนี้ แค็ตตาล็อกจึงเริ่มกำหนดเป้าหมายไปที่ตลาดที่ใช้กับความล่าช้าประเภทนี้: ตลาดการเก็บถาวร นี่คือข้อมูลประเภทหนึ่งที่ปัจจุบันจัดเก็บไว้ในรูปแบบเช่นเทปแม่เหล็กที่ใช้สำหรับการติดตาม เป็นข้อมูลประเภทที่คุณอาจหวังว่าจะไม่ต้องกลับมาดูอีก แต่ยังคงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องแขวนไว้ ไปยัง. (ลองจินตนาการถึงการรับประกันที่เทียบเท่ากับบริษัทสำหรับตู้เย็นของคุณ)

แต่จะมีจุดใดบ้างที่สิ่งนี้จะมีความสำคัญกับผู้ใช้โดยเฉลี่ย? ท้ายที่สุด ดังที่เราได้ชี้ให้เห็นที่ด้านบนของบทความนี้ พวกเราส่วนใหญ่ไม่ได้คิดมากเกี่ยวกับข้อมูลของเราและจะเก็บไว้ที่ใด มันอยู่บนเทปแม่เหล็กเหรอ? มันอยู่ในที่เก็บข้อมูลโซลิดสเตตหรือไม่? เราไม่รังเกียจตราบใดที่มันอยู่ที่นั่นเมื่อเราต้องการมัน

เนื่องจากต้องใช้เวลาในการดึงข้อมูลจึงไม่น่าจะมีจุดใดเลย ตัวอย่างเช่น ข้อมูล Google Cloud ของคุณจะถูกจัดเก็บไว้ในถัง DNA ขนาดมหึมาหรือเป็นกลุ่มเม็ดคล้ายหินอ่อนในภูเขา วิว แคลิฟอร์เนีย หากแคตตาล็อกสามารถพิสูจน์แนวคิดต่อธุรกิจได้ ก็มีแนวโน้มว่าจะเป็นทางเลือกในการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว ในขณะที่ข้อมูลระยะสั้นจะอยู่ในรูปแบบอื่น

ลองจินตนาการถึงความเป็นไปได้

มีความเป็นไปได้ที่ทำให้เกิดเสียงไซไฟที่น่าตื่นเต้น “ลองจินตนาการถึงเม็ดพลาสติกใต้ผิวหนังที่มีข้อมูลสุขภาพทั้งหมดของคุณ ผลสแกน MRA ทั้งหมด การตรวจเลือด ผลเอ็กซเรย์จากทันตแพทย์ของคุณ” ปาร์คกล่าว “คุณคงอยากให้คุณเข้าถึงข้อมูลนั้นได้มากเสมอ แต่คุณไม่จำเป็นต้องให้มันไปอยู่บนคลาวด์ที่ไหนสักแห่ง หรือบนเซิร์ฟเวอร์ที่ไม่ปลอดภัยในโรงพยาบาล หากคุณมีสิ่งนั้นกับคุณในรูปแบบของ DNA คุณสามารถควบคุมข้อมูลนั้นและเข้าถึงข้อมูลได้ทางกายภาพ ขณะเดียวกันก็ทำให้แน่ใจว่ามีเพียงแพทย์ที่ได้รับอนุญาตเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงได้”

ตามที่เขาชี้ให้เห็น โรงพยาบาลทุกแห่งในปัจจุบันมีเครื่องหาลำดับดีเอ็นเอ “ฉันไม่ได้บอกว่าเรากำลังดำเนินการสิ่งนั้นอยู่ในขณะนี้ แต่มันเป็นอนาคตที่เป็นไปได้” เขากล่าว

หลังจากที่ได้ประกาศบริษัทใหม่ไปทั่วโลกแล้ว ขณะนี้ Catalog มุ่งเน้นไปที่การดำเนินโครงการนำร่องบางโครงการเพื่อสาธิตวิธีการใช้เทคโนโลยีนี้อย่างมีประสิทธิภาพ “สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ความท้าทายทางวิทยาศาสตร์ที่เราต้องแก้ไข แต่เป็นปัญหาในการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกล” เขากล่าว

โดยการยอมรับของเขาเองได้เข้าสู่สาขานี้เพราะมันฟังดูเป็นแนวทางทางเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยมสำหรับเรื่องใหญ่ ปัญหา ตอนนี้ปาร์คเชื่อว่าการจัดเก็บข้อมูล DNA อาจกลายเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเรา เวลา.

เมื่อพูดถึงความสามารถในการจัดเก็บประวัติศาสตร์ของมนุษย์อย่างที่เรารู้ๆ กัน มันก็ยากที่จะไม่เห็นด้วย “เป็นการรักษาวิถีชีวิตของเราอย่างที่เรารู้” เขาอธิบาย

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• เทปแม่เหล็กแบบเก่าเป็นสื่อกลางในการจัดเก็บข้อมูลแห่งอนาคตหรือไม่?
• จีนต้องการใช้การวิเคราะห์ DNA ที่เป็นข้อโต้แย้งเพื่อเดาใบหน้าของอาชญากร
• สตาร์ทอัพด้านเทคโนโลยีชีวภาพรายนี้ต้องการนำ DNA ของคุณไปเก็บไว้ในห้องนิรภัยบนดวงจันทร์
• นักวิทยาศาสตร์ของคาลเทคใช้ DNA เพื่อเล่นเกมโอเอกซ์ที่เล็กที่สุดในโลก
• ยาที่แม่นยำนั้นขึ้นอยู่กับ DNA แต่การส่งน้ำลายออกไปก็ยังมีความเสี่ยง