5,000 กิกะไบต์ สามารถถูกเก็บไว้ในดีเอ็นเอขนาดเล็กเท่าไฝได้!

นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากมุ่งหน้าพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่เร็ว สามารถแก้ปัญหายากๆ ได้ รวมทั้งพยายามพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่สามารถคิดแบบสมองมนุษย์ได้ แต่ยังมีปัญหาเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์อีกอย่างหนึ่งที่กำลังจะกลายเป็นเรื่องน่ากังวล นั่นคือ การเก็บข้อมูล (data storage)

ทุกวันนี้มนุษย์เราเก็บข้อมูลมากมายทั้งเอกสาร, ชีวิตส่วนตัว, การเงิน ฯลฯ ไว้ในคอมพิวเตอร์, อีเมล และเว็บไซต์ ซึ่งในอนาคตข้อมูลยิ่งมีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนฮาร์ดดิสก์อาจจะไม่เพียงพอต่อการเก็บข้อมูลก็ได้

นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งเชื่อว่าเราอาจต้องเปลี่ยนวิธีเก็บข้อมูลมาเลียนแบบธรรมชาติ นั่นคือ ใช้ดีเอ็นเอเก็บข้อมูลดิจิทัล  (DNA Digital Data Storage)

ดีเอ็นเอเป็นสารพันธุกรรมเกลียวคู่ที่อยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งจึงเสนอแนวคิดว่า ในเมื่อดีเอ็นเอเป็นสารที่ใช้เก็บข้อมูลของสิ่งมีชีวิต แล้วถ้าเราลองนำมันมาใช้เก็บข้อมูลอื่นๆ บ้างล่ะ จะได้หรือไม่?

ใน ค.ศ. 2012 นักพันธุศาสตร์ชาวอเมริกัน จอร์จ เอ็ม เชิร์ช (George M. Church) ร่วมกับทีมนักวิจัยสามารถเก็บข้อมูลหนังสือ 53,246 คำ, ภาพนามสกุล JPEG 11 ภาพ รวมทั้งข้อมูลจาวาสคริปต์ซึ่งเป็นภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมสำหรับระบบอินเทอร์เน็ตไว้ในดีเอ็นเอสังเคราะห์ได้สำเร็จ และสามารถอ่านข้อมูลนั้นได้ด้วย

ในยุคนั้นถือว่าเป็นการเก็บข้อมูลดิจิทัลปริมาณที่เยอะที่สุดไว้ในดีเอ็นเอ

แต่โดยทฤษฎีแล้วดีเอ็นเอสามารถเก็บข้อมูล 125,000 กิกะไบต์ไว้ภายในดีเอ็นเอปริมาตร 1 ลูกบาศก์มิลลิเมตรเท่านั้น!

กล่าวคือ ข้อมูลมหาศาลถึง 125,000 กิกะไบต์ สามารถถูกเก็บไว้ในดีเอ็นเอขนาดเล็กเท่าไฝได้!

แต่การจะทำให้ได้ถึงขนาดนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย

อย่างไรก็ตามใน ค.ศ. 2013 นิก โกลด์แมน (Nick Goldman) นักวิจัยแห่งสถาบันวิจัยชีวสารสนเทศยุโรป (European Bioinformatics Institute) ใช้เทคนิคที่สามารถบรรจุโคลงของ วิลเลียม เชคสเปียร์ 154 บท (sonnet), ไฟล์เสียงสุนทรพจน์ ‘I Have a Dream’ ของมาร์ติน ลูเธอร์ คิง จูเนียร์, เนื้อหางานวิจัยการค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอของสองนักชีววิทยารางวัลโนเบล เจมส์ วัตสัน (James Watson) และ ฟรานซิส คริก (Francis Crick) รวมทั้งภาพถ่ายของนักวิจัยในสถาบันวิจัยและไฟล์คู่มือวิธีอ่านข้อมูลในดีเอ็นเอกลับออกมา จากนั้นสามารถกู้ข้อมูลกลับคืนมาได้เกือบ 100%

หากใช้เทคนิคนี้กับข้อมูล 90,000 เทราไบต์ที่ CERN เก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์นับร้อยเครื่อง จะสามารถบรรจุลงในดีเอ็นเอเพียง 41 กรัมเท่านั้น ฟังดูดี แต่ปัญหาหนึ่งคือวิธีนี้ยังไม่สามารถเขียนข้อมูลลงในดีเอ็นเอได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

แต่ล่าสุดเมื่อต้นเดือนมีนาคมปีนี้ ยานิฟ เออร์ลิช (Yaniv Erlich) และ ดีนา ซีลินสกี (Dina Zielinski) สองนักวิจัยร่วมมือกับสถาบันวิจัยด้านพันธุศาสตร์ในนิวยอร์กสามารถสร้างก้าวใหม่ของการเก็บข้อมูลลงในดีเอ็นเอได้ ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า DNA Fountain ที่บรรจุข้อมูลลงในดีเอ็นเอได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงถึง 85% จากทฤษฎี (ดีกว่าเทคนิคเก่าที่ดีที่สุดถึง 60%) อีกทั้งยังกู้ข้อมูลคืนได้อย่างสมบูรณ์แบบด้วย

ข้อมูลที่ทำการทดลองเขียนลงในดีเอ็นเอในครั้งนี้มีความละเอียดอ่อนมาก มันเป็นภาพยนตร์ฝรั่งเศสเรื่อง Arrival of a Train at La Ciotat, ระบบปฏิบัติการทางคอมพิวเตอร์ KolibriOS ซึ่งเป็นระบบปฏิบัติการขนาดเล็ก, ไวรัสคอมพิวเตอร์ และอื่นๆ

ปัญหาในตอนนี้คือการทำให้เทคนิคนี้ราคาถูกลงเพราะเทคนิคนี้มีค่าใช้จ่ายในการเขียนข้อมูลถึง 7,000 เหรียญสหรัฐ (เกือบ 250,000 บาท) ต่อข้อมูล 2 เมกะไบต์ และใช้อีก 2,000 เหรียญสหรัฐ (ราวๆ 70,000 บาท) อีกทั้งการเขียนและอ่านข้อมูลยังใช้เวลาค่อนข้างนานมาก ด้วยเทคโนโลยีในตอนนี้มันอาจไม่เหมาะสมกับการบันทึกข้อมูลที่ต้องใช้แบบฉับพลันทันที

อย่างไรก็ตาม ในอนาคตนี่อาจเป็นปัญหาที่ได้รับการแก้ไขให้เป็นข่าวใหญ่อีกครั้งและเมื่อถึงวันนั้นฮาร์ดดิสก์ที่เราใช้กันอยู่อาจกลายเป็นของโบราณคลาสสิกเหมือนเทปคาสเซตต์ก็ได้

อ้างอิง:

Tags: ,