Chúng ta đang tạo ra dữ liệu ngày càng nhiều hơn số lượng ổ cứng ”hardware” chúng ta có thể làm ra. Giải pháp làm sao để bảo tồn những dữ liệu đó cho thế hệ mai sau, có thể nằm trong DNA của chính chúng ta.
Tổ tiên của chúng ta đã dùng chữ ký hiệu, những bức tranh trong hang động và chữ tượng hình để lưu lại những câu chuyện của họ cho chúng ta từ hàng ngàn năm trước. Nhưng đến thời đại chúng ta, không chắc rằng những thiết bị lưu trữ như ổ cứng, đĩa và bộ nhớ của chúng ta có lưu trữ nỗi hằng hà sa số dữ liệu cho thế hệ con cháu mai sau.
Việc lưu trữ một lượng lớn dữ liệu trong một thời gian dài hiện đang là vấn đề nan giải. Vô số ổ cứng trong các trung tâm dữ liệu của thế giới cần được thay thế vài năm một lần, điều này vừa tốn tiền vừa tốn nhiều tài nguyên.
Đồng thời, lượng dữ liệu được tạo ra trên thế giới đang tăng theo cấp số nhân qua từng năm. Các nhà phân tích dữ liệu từ công ty IDC (International Data Corp) ước tính rằng các máy tính trên thế giới đã tạo ra 64 zettabyte dữ liệu vào năm 2020 và dự báo con số này sẽ tăng gần gấp ba lần lên 180 zettabyte vào năm 2025. Một zettabyte tương ứng với một tỷ terabyte.
Sự gia tăng nhanh chóng này có nghĩa là chúng ta hiện đang tạo dữ liệu nhanh hơn tốc độ sản xuất các thiết bị lưu trữ mới.
”Khoảng cách giữa lượng dữ liệu được tạo ra và lượng dữ liệu chúng ta có thể lưu trữ được ngày càng tăng”, Daniel Akenine, giám đốc công nghệ của Microsoft ở Thụy Điển cho biết.
Công ty công nghệ này là một trong những công ty đầu tư phát triển kho lưu trữ dữ liệu cho thế hệ tiếp theo. Họ tuyển dụng các nhà nghiên cứu làm việc với việc lưu trữ bằng cách khắc kính* và DNA.
DNA có thể là chìa khóa để có thể lưu trữ một lượng lớn dữ liệu trong một thời gian rất dài. Không tốn chi phí năng lượng khi vận hành một trung tâm dữ liệu với các linh kiện điện tử.
”Nếu bạn lưu trữ dữ liệu trong DNA, thì bạn dễ dàng sao chép và nếu bạn có thể giữ nó ở trạng thái đông lạnh, về cơ bản, nó có thể được lưu trữ mãi mãi”, Ross D. King, giáo sư về trí thông minh nhân tạo tại Chalmers và là trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.
Ngoài ra, lưu trữ dữ liệu với DNA rất có hiệu quả so với các phương tiện lưu trữ ngày nay. Trong một nghiên cứu năm 2020, các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington và Microsoft đã chỉ ra rằng có thể đóng gói 17 exabyte dữ liệu vào một gam DNA. Điều đó tương ứng với 17 triệu terabyte.
1000 byte = 1 kilobyte (kB)
1000 kB = 1 megabyte (MB)
1000 MB = 1 gigabyte (GB)
1000 GB = 1 terabyte (TB)
1000 TB = 1 petabyte (PB)
1000 PB = 1 exabyte (EB)
1000 EB = 1 zettabyte (ZB
”Các tính toán đã cho thấy rằng tất cả dữ liệu trong một trung tâm dữ liệu lớn có thể nằm gọn trong một khối lập phương nhỏ trong tay bạn, Daniel Akenine nói.
Trong thiết bị lưu trữ hardware, thông tin được lưu trữ ở dạng nhị phân, tất cả các tài liệu văn bản, hình ảnh và bảng tính của chúng ta đều là một chuỗi dài các số 1 và 0. Một phân tử DNA mã hóa những thông tin này bằng cách sắp xếp 4 đơn phân nucleobase là Adenine, Cytosine, Guanine và Thymine (A, C, G, T) theo những trình tự khác nhau, tức sử dụng bộ mã tứ phân.
Để lưu dữ liệu trong DNA, các số 1 và 0 được chuyển đổi sang dạng chữ tứ phân. Ví dụ: C có thể đại diện cho 00, T sẽ là 01, A sẽ là 10 và G sẽ là 11.
Khi các số 1 và 0 đã được mã hóa lại, một chuỗi DNA nhân tạo sẽ được máy tạo ra. Nó được gọi là tổng hợp DNA, DNA tổng hợp này có thể lưu trữ 1000 năm mà không cần tiêu thụ năng lượng. Để đọc lại thông tin đã lưu, một quy trình được gọi là giải trình tự được thực hiện, bằng cách chuyển đổi những mã số từ các nucleobase sang 1 và 0. Khi các mã số đã được chuyển đổi trở lại thành 1 và 0 thì có thể đọc được bằng máy tính.
”Vì việc xác định trình tự DNA luôn quan trọng về mặt y tế nên chúng ta sẽ luôn có thể đọc dữ liệu được lưu trữ dưới dạng DNA, không giống như ổ cứng hoặc đĩa mềm cũ khó đọc, điều này có nghĩa là nó thực sự được lưu trữ lâu dài”. Ross D. King tại Chalmers cho biết.
Mặc dù việc lưu trữ DNA đã được thảo luận trong các trường đại học từ những năm 1960, nhưng chỉ đến bây giờ nó mới có thể thực hiện trên thực tế, vì chúng ta đã cải tiến công nghệ để tạo và đọc DNA.
”Việc lưu trữ DNA đã nhường chỗ cho quá trình tổng hợp và giải trình tự”. Tom de Greef, giáo sư sinh học tổng hợp tại Đại học Kỹ thuật Eindhoven ở Hà Lan, cho biết.
Nghiên cứu vấn đề đọc dữ liệu lưu trữ trong DNA mà không có nguy cơ phá hủy nó đã được giải quyết, nhưng việc xây dựng chuỗi DNA nhân tạo vẫn còn rất tốn kém.
Tom de Greef ước tính rằng giá để chuyển đổi một megabyte dữ liệu thành DNA ngày nay là khoảng 1.000 euro. Với khoản đó bạn có thể nhập hàng trăm trang văn bản, nhưng không đủ để lưu một bức ảnh có độ phân giải cao mà bạn đã chụp bằng điện thoại di động của mình.
Ngày nay, cách lưu trữ rẻ và bền nhất cho dữ liệu lưu trữ là thâu nó vào các cuộn băng từ lớn. Nhưng thậm chí chúng không tồn tại quá 30 năm trước khi chúng cần được thay thế. Tom de Greef nói, chỉ cần đẩy được giá xuống thì việc lưu trữ DNA sẽ có thị trường.
”Tôi thực sự nghĩ rằng ở mức 1 euro mỗi megabyte, đó sẽ là mức giá chấp nhận được đối với một số người, nếu đó là cái giá của việc lưu trữ một thứ gì đó về cơ bản là mãi mãi mà không tốn bất kỳ chi phí năng lượng nào”, ông nói.
Tuy nhiên, Tom de Greef tin rằng bước đột phá về lưu trữ DNA có thể xảy ra trong vòng mười năm tới.
Cung Đô sưu tầm
*Một phương pháp khác để lưu trữ dữ liệu trong tương lai là khắc trên đĩa thủy tinh. Công nghệ này được gọi là kính 5d và lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 2013 bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Southampton. Các đĩa này được làm bằng thủy tinh thạch anh, một loại thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ rất cao và một tia laser được sử dụng để khắc lên chúng những dòng chữ có kích thước nanomet. Kính 5d không hoàn toàn nhỏ gọn như dna, nhưng một tấm kính có thể lưu trữ 500 terabyte dữ liệu. Nhiều hơn một ổ cứng truyền thống có thể chứa. Nó tương đương với 10.000 đĩa Blu-ray và có tuổi thọ được ước tính là hàng chục nghìn năm.
Gửi ý kiến của bạn
