Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành đã phát hiện ra một kỹ thuật mới để lưu trữ thông tin DNA – trong trường hợp này là ‘Phù thủy xứ Oz’, được dịch sang Esperanto – với độ chính xác và hiệu quả chưa từng có. Kỹ thuật khai thác khả năng lưu trữ thông tin của các chuỗi DNA đan xen để mã hóa và truy xuất thông tin theo cách vừa bền vừa gọn.
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên ngành đã phát hiện ra một kỹ thuật mới để lưu trữ thông tin DNA – trong trường hợp này là “Phù thủy xứ Oz”, được dịch sang Esperanto – với độ chính xác và hiệu quả chưa từng có. Kỹ thuật khai thác khả năng lưu trữ thông tin của các chuỗi DNA đan xen để mã hóa và truy xuất thông tin theo cách vừa bền vừa gọn.
Kỹ thuật này được mô tả trong một bài báo trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences) .
“Bước đột phá quan trọng là một thuật toán mã hóa cho phép truy xuất thông tin chính xác ngay cả khi các chuỗi DNA bị hỏng một phần trong quá trình lưu trữ”, Ilya Finkelstein, phó giáo sư về sinh học phân tử và là một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết.
Con người đang tạo ra thông tin với tốc độ cao hơn theo cấp số nhân so với trước đây, góp phần vào nhu cầu lưu trữ thông tin hiệu quả hơn và theo cách sẽ tồn tại lâu dài. Các công ty như Google và Microsoft nằm trong số những người khám phá sử dụng DNA để lưu trữ thông tin.
Stephen Jones, một nhà khoa học nghiên cứu cộng tác với dự án với Finkelstein cho biết: “Chúng tôi cần một cách để lưu trữ dữ liệu này để nó có sẵn khi nào và ở đâu cần ở định dạng có thể đọc được”. Bill Press, một giáo sư cùng được bổ nhiệm trong khoa học máy tính và sinh học tích hợp; và tiến sĩ cựu sinh viên John Hawkins chia sẻ. “Ý tưởng này tận dụng những gì sinh học đã làm trong hàng tỷ năm: lưu trữ nhiều thông tin trong một không gian rất nhỏ tồn tại trong một thời gian dài. DNA không chiếm nhiều không gian, nó có thể được lưu trữ ở nhiệt độ phòng và nó có thể tồn tại hàng trăm ngàn năm. “
DNA hiệu quả hơn khoảng 5 triệu lần so với các phương pháp lưu trữ hiện tại. Nói cách khác, một giọt DNA một mililit có thể lưu trữ cùng một lượng thông tin như hai máy chủ dữ liệu của Walmarts. Và DNA không yêu cầu làm mát vĩnh viễn và đĩa cứng dễ bị hỏng hóc cơ học.
Chỉ có một vấn đề: DNA dễ bị lỗi. Và khi mã di truyền có lỗi, nó khác rất nhiều so với khi mã máy tính có lỗi. Lỗi trong mã máy tính có xu hướng hiển thị dưới dạng các điểm trống trong mã. Lỗi trong chuỗi DNA hiển thị dưới dạng chèn hoặc xóa. Vấn đề ở đây là khi một cái gì đó bị xóa hoặc thêm vào DNA, toàn bộ chuỗi sẽ thay đổi, không có chỗ trống nào để cảnh báo cho bất kỳ ai.
Trước đây, khi thông tin được lưu trữ trong DNA, đoạn thông tin cần lưu chẳng hạn như một đoạn trong một cuốn tiểu thuyết sẽ được lặp lại 10 đến 15 lần. Khi thông tin được đọc, các lần lặp lại sẽ được so sánh để loại bỏ bất kỳ sự chèn thêm hoặc xóa nào.
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy một cách để xây dựng thông tin giống như một mạng tinh thể. Mỗi mẩu thông tin củng cố các mẩu thông tin khác. Bằng cách đó, nó chỉ cần được đọc một lần.
Ngôn ngữ mà các nhà nghiên cứu phát triển cũng tránh được các phần của DNA dễ bị lỗi hoặc khó đọc. Các tham số của ngôn ngữ cũng có thể thay đổi theo loại thông tin đang được lưu trữ. Ví dụ, một từ bị bỏ trong một cuốn tiểu thuyết không phải là một vấn đề lớn như một số không trong tờ khai thuế.
Để chứng minh việc lấy thông tin từ DNA bị suy thoái, nhóm nghiên cứu đã phải chịu mã “Phù thủy xứ Oz” ở nhiệt độ cao và độ ẩm khắc nghiệt. Mặc dù các chuỗi DNA đã bị hỏng bởi các điều kiện khắc nghiệt này, tất cả thông tin vẫn được giải mã thành công.
“Chúng tôi đã cố gắng giải quyết nhiều vấn đề với quy trình nhất có thể cùng một lúc”, Hawkins, người gần đây đã làm việc với Viện Khoa học và Kỹ thuật tính toán Oden của UT kết luận. “Những gì chúng tôi đã kết thúc là khá đáng chú ý.”
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Texas tại Austin . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :