DNA Tabanlı Veri Depolama: Dijital Dünyanın Yeni Çağı
- Küçük bir tüpün içerisinde binlerce Tb veriyi depolamak mümkün mü?
- DNA molekülü dijital veriyi saklamak için kullanılabilir mi?
- Geleceğin depolama teknolojisi olabilir mi?
Dijital Verinin Katlanarak Artışı
Teknolojilerin gelişmesiyle dijital verinin büyüklüğü git gide katlanarak artmaktadır, öyle ki dünya genelinde 2013 yılında 4.4 zettabyte olan dijital verinin hacmi 2025’in sonu itibariyla 200 zettabyte’e ulaşacağı öngörülmektedir.
1 zettabyte = 1*10^9 terabyte!
DNA’nın Depolama Kapasitesi
DNA molekülü küçük hacimlerde bile çok yüksek bir yoğunluğa sahip olabilir, bilim insanları 1 g kuru DNA’nın yaklaşık 455 exabyte veri depolayabileceğini söylüyor. DNA, elektronik devreler gibi onarım ve bakım gerektirmez karanlık ve soğuk bir yerde DNA’yı saklamak yeterlidir bu yönleriyle geleneksel depolama teknolojilerine kıyasla daha avantajlıdır.
Bilim insanları çeşitli çalışmalarda farklı farklı şifreleme “encoding” yöntemleri kullanarak dijital veriyi DNA molekülü formunda saklamayı başarmışlardır.
bunu nasıl mı yaptılar?
DNA ile Veri Saklama Yöntemleri
Süreç aslında birden fazla aşamada gerçekleşiyor, bunu basitleştirmek adına bir örnek üzerinden anlatacağım:
elimizde 1mb boyutunda bir excel (xlsx) dosyası olsun bu dosya ilk aşamada binary (2’li sayı sistemi) formata dönüştürülmeli diğer bir deyişle bilgisayarın anladığı dile çevrilmesi gerekir. (bu işlem tüm veri türleri için yapılmalı, görsel veri tablo vb.)
İkinci aşamada uygun kodlama algoritmasıyla (örneğin huffman code) ikili sistemde yazılmış kodun bir DNA şifresine uyarlanması gerekir, yani bir DNA dizisine dönüştürülmesi gerekir.
Üçüncü aşamada elde edilen o DNA dizisi oligosentez veya başka bir yöntemle sentezlenir ve sonrasında bu DNA molekülü uygun şartlarda saklanır.
Encoding (şifreleme) tamamlandı ve artık elimizde verilerin DNA dizisi formatında saklandığı biyolojik bir disk var, peki bu verilere ihtiyaç olduğunda onları tekrar nasıl elde edebiliriz?
DNA’dan Veriyi Geri Elde Etme
Bunun için biyolojik diskteki DNA dizisinin sekanslanması ve dizinin ikili sisteme dönüştürülmesi gerekir –> şifre çözme “decoding”
Özet Süreç Akışı
Veri → Encoding → DNA Dizisi → Sentez → DNA Molekülü → Dizileme → Decoding → Veri
Zorluklar ve Gelecek Perspektifi
Şu anda sentezleme ve sekanslama maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle büyük verileri bir DNA molekülü halinde saklamak çok elverişli olmasa da, ileride, verimli kodlama, hata düzeltme, daha ucuz ve hızlı DNA sentezi ve dizileme teknolojileri ile DNA tabanlı depolama, hızla artan dijital verilerin depolanması için pratik bir çözüm haline gelebilir. Bu gelişmelerle, “DNA tüpleri” geleceğin depolama teknolojisi olabilir.
Kaynakça
-
Patel, A. C., & Joshi, C. G. (2019). Deoxyribonucleic Acid as a Tool for Digital Information Storage: An Overview. Indian Journal of Veterinary Sciences & Biotechnology, 15(1).