Η βιοτεχνολογική εταιρεία Atlas Data Storage από τις ΗΠΑ ανακοίνωσε καινοτόμο σύστημα που αποθηκεύει ψηφιακά αρχεία σε συνθετικό DNA, προσφέροντας χωρητικότητα χίλιες φορές ανώτερη σε σχέση με τον παραδοσιακό σκληρό δίσκο και τα μαγνητικά μέσα. Η τεχνολογία υπόσχεται να φυλάξει κρίσιμα δεδομένα για χιλιετίες χωρίς υποβάθμιση.

Διαβάστε: Αποθήκευση χιλιάδων terabytes σε ένα µόνο γραµµάριο DNA - Η νέα µέθοδος "epi-bits"

Ο σκληρός δίσκος που "ζεί" για χιλιάδες χρόνια: "Επανάσταση" στην αρχειοθέτηση

Το προϊόν Atlas Eon 100 στοχεύει στη μόνιμη διαφύλαξη ανεκτίμητων ψηφιακών αρχείων της ανθρωπότητας. Οικογενειακές φωτογραφίες, επιστημονικά δεδομένα, εταιρικά έγγραφα, πολιτιστικά τεκμήρια, ψηφιακά έργα τέχνης, κινηματογραφικές παραγωγές, χειρόγραφα και μουσικές συνθέσεις μπορούν πλέον να διατηρηθούν για αιώνες. Ο ιδρυτής της Atlas Data Storage, Μπιλ Μπανγιάι, τόνισε ότι η ανάπτυξη αυτή αντιπροσωπεύει δεκαετή ερευνητική προσπάθεια σε διάφορους επιστημονικούς κλάδους. Η εταιρεία επιδιώκει να παρέχει λύσεις για μακροπρόθεσμη αρχειοθέτηση, διατήρηση δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης και προστασία πολιτιστικής κληρονομιάς υψηλής αξίας.

Πώς λειτουργεί η κωδικοποίηση δεδομένων σε DNA

Τα ψηφιακά αρχεία αποτελούνται από δυαδικό κώδικα, δηλαδή ακολουθίες από 1 και 0. Το DNA παρουσιάζει παρόμοια δομή, καθώς συγκροτείται από συγκεκριμένες αλληλουχίες χημικών βάσεων: αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και θυμίνη.

Η μέθοδος αποθήκευσης λειτουργεί μέσω αντιστοίχισης του δυαδικού κώδικα στις βάσεις αυτές. Ένα παράδειγμα κωδικοποίησης ορίζει την αδενίνη ως 00, την κυτοσίνη ως 01, τη γουανίνη ως 10 και τη θυμίνη ως 11. Έπειτα, συντίθεται τεχνητό DNA με τις βάσεις τοποθετημένες στην απαιτούμενη σειρά.

Στο Atlas Eon 100, το DNA αφυδατώνεται και διατηρείται ως σκόνη εντός ενισχυμένων χαλύβδινων καψουλών ύψους 1,8 εκατοστών. Η ενυδάτωση πραγματοποιείται μόνο όταν απαιτείται αλληλούχηση για τη μετατροπή των βάσεων σε δυαδικό κώδικα.

Γιατί είναι καλύτερο από τον σκληρό δίσκο και τα μαγνητικά μέσα

Ένα λίτρο διαλύματος DNA φιλοξενεί 60 petabyte δεδομένων, ισοδύναμα με 10 δισεκατομμύρια μουσικά κομμάτια ή 12 εκατομμύρια ταινίες υψηλής ευκρίνειας. Το Atlas Eon 100, που ανακοινώθηκε στις 2 Δεκεμβρίου, προσφέρει πυκνότητα αποθήκευσης περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη από τη μαγνητική ταινία.

Για την αποθήκευση της ίδιας ποσότητας δεδομένων, θα χρειάζονταν περίπου 25.000 χιλιόμετρα μαγνητικής ταινίας LTO 10 πλάτους 12,7 χιλιοστών. Η εξαιρετική πυκνότητα διευκολύνει τη μεταφορά τεράστιων όγκων πληροφοριών σε σύγκριση με τον συμβατικό σκληρό δίσκο ή τις ταινίες. Το DNA διατηρεί τη δομή του για αιώνες, καθιστώντας το εξαιρετικά σταθερό μέσο για μακροχρόνια φύλαξη αρχείων.

Η Atlas Data Storage αναφέρει ότι το προϊόν της παραμένει σταθερό σε γραφειακό περιβάλλον με αξιοπιστία 99,99999999999 τοις εκατό, ενώ οι κάψουλες αντέχουν θερμοκρασίες έως 40 βαθμούς Κελσίου. Αντιθέτως, η μαγνητική ταινία υποβαθμίζεται εντός δέκα ετών ακόμη και υπό ελεγχόμενες συνθήκες.

Τα οπτικά μέσα όπως CD και DVD υποβαθμίζονται συνήθως εντός 30 ετών, ενώ ο σκληρός δίσκος εμφανίζει φθορά μετά από 6 ή 7 χρόνια. Σε λιγότερο από τρεις ώρες στους 70 βαθμούς Κελσίου, ένα κελί μνήμης flash μπορεί να γεράσει όσο θα γερνούσε φυσιολογικά σε έναν μήνα.

Η υπηρεσία αποθήκευσης DNA προσφέρει επίσης ευκολότερη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας. Μετά την κωδικοποίηση μιας αλυσίδας DNA, ένζυμα μπορούν να παράγουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο αντίγραφα εντός λίγων ωρών.

Απάντηση στην εκρηκτική αύξηση ψηφιακών δεδομένων

Σύμφωνα με την Atlas, η κοινωνία παράγει 280 petabyte δεδομένων κάθε λεπτό. Η εταιρεία προβάλλει την αποθήκευση σε DNA ως πιθανή λύση στην εκρηκτική αύξηση ψηφιακών πληροφοριών, που έχει εντείνει δραματικά με την άνθηση της γενετικής τεχνητής νοημοσύνης. Ωστόσο, η βιοτεχνολογική εταιρεία αντιμετωπίζει σημαντική πρόκληση κλιμάκωσης, καθώς η σύνθεση τεχνητού κωδικοποιημένου DNA παραμένει αρκετά αργή διαδικασία σε σύγκριση με την αποθήκευση ενός αρχείου σε συμβατικό σκληρό δίσκο. Η Twist Bioscience, από την οποία η Atlas κληρονόμησε τη διαδικασία σύνθεσης DNA, έχει σήμερα χρόνο παράδοσης από δύο έως οκτώ εργάσιμες ημέρες για παραγγελίες γονιδίων.

Προκλήσεις κόστους και ταχύτητας

Η αλληλούχηση παραμένει ακριβή, κοστίζοντας περίπου 30 δολάρια για την ανάγνωση ενός GB DNA, που αντιστοιχεί σε περίπου 250 γιγαμπάιτ δεδομένων. Απαιτεί επίσης σημαντικό χρόνο, με πρόσφατες λύσεις να αναφέρουν ότι χρειάζονται 25 λεπτά για την ανάκτηση ενός μόνο αρχείου. Παρά τα εμπόδια, η Atlas Data Storage υποστηρίζει ότι οι σύγχρονοι αναλυτές DNA αυξάνουν την απόδοση και μειώνουν το κόστος 1.000 φορές ταχύτερα από τον νόμο του Moore. Η DNA Data Storage Alliance σημείωσε το 2025 ότι δεν αναμένει η αποθήκευση δεδομένων σε DNA να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα για αρχειακούς σκοπούς πριν περάσουν τρία έως πέντε χρόνια.

Σημειώνεται πως, ο Τόμας Χέινις καθηγητής πληροφορικής στο Imperial College του Λονδίνου που ερευνά την αποθήκευση δεδομένων με βάση το DNA, εμφανίζεται επιφυλακτικός σχετικά με την έλλειψη συγκεκριμένων στοιχείων που έχει δημοσιεύσει η Atlas για τις επιδόσεις του Atlas Eon 100. Υπενθύμισε ότι η εταιρεία Catalog DNA η οποία είχε κάνει παρόμοιες υποσχέσεις για τη λύση αποθήκευσης Shannon χρεοκόπησε πριν από λίγους μήνες.

Ο ίδιος, δήλωσε στο Live Science πως: «Δεν έχω καμία αμφιβολία ότι έχουν κατασκευάσει μια εντυπωσιακή συσκευή αλλά είναι δύσκολο να την αξιολογήσει κανείς χωρίς συγκεκριμένες πληροφορίες» προσθέτοντας ότι η μεγαλύτερη πρόκληση για την εμπορική αξιοποίηση της αποθήκευσης DNA είναι η σύνθεση και όχι η αλληλούχηση. «Ακούγεται απλό αλλά αν το κόστος εγγραφής και σύνθεσης δεν είναι ανταγωνιστικό τότε δεν έχει νόημα να διαβάζεις ή να αλληλουχείς φθηνά. Δεν μπορείς να διαβάσεις οικονομικά κάτι που δεν μπορείς να αντέξεις να γράψεις. Σήμερα η σύνθεση είναι κατά τάξεις μεγέθους ακριβότερη ενώ η αλληλούχηση είναι πιο κοντά στο κόστος της ταινίας αλλά εξακολουθεί να είναι ακριβότερη. Παρότι πιστεύω βαθιά στην αποθήκευση DNA απαιτείται ακόμη μεγάλη τεχνολογική πρόοδος και δεν έχω δει ακόμη κάποια οικονομικά βιώσιμη λύση», συμπλήρωσε.