Ертөнц

ДНК флаш: Нэг молекулд 100500 гегабайт мэдээлэл 2017-03-16 16:09

 
Колумбийн Их сургууль, Нью-Йорк дахь Генийн сангийн төвийн эрдэмтэд ДНК-д мэдээлэл хадгалах шинэ технологи боловсруулжээ. ДНК-гийн тусламжтай тэд нийт 2.14 мгб мэдээллийг ДНК-олигонуклеотид хэлбэрээр кодчилж, буцаан уншиж чадсан байна. Эдгээр мэдээлэл нь “Amazon”-ы бэлгийн карт, “KolibriOS” үйлдлийн систем, Шенноны өгүүлэл, ах дүү Люмьерын “Галт тэрэг ирсэн нь” дүрс бичлэг, тэр байтугай компьютерын вирус зэргээс бүрджээ. Нэг грамм нуклеины хүчилд оногдох мэдээллийн эцсийн биет нягтрал 215 000 000 гегабайт болсон байна. Эндээс харахад, хүн төрөлхтөн мэдээллийн технологийн өөр нэгэн хувьсгалын босгон дээр ирсэн мэт санагдана. Гэхдээ энэ нь үнэхээр хувьсгал болж чадах уу? ДНК-д мэдээлэл хадгалахад ямар давуу болон сул талууд байна вэ?
 
Нэг молекулд 100500 гегабайт
1953 онд ДНК-г анх нээхэд мэдээлэл хадгалах боломжтой нь шууд илэрчээ. Хэрэв ДНК-г нийлэгжүүлж, уншиж чадвал маш бага хэсэгт их хэмжээний мэдээлэл хадгалж болно гэдгийг эрдэмтэд ойлгожээ. Гэхдээ зөвхөн 1980-аад онд ДНК-гийн хэмжээг тогтоож чадсан юм.
 
ДНК-д хэдий хэмжээний мэдээлэл бичиж болох вэ?  ДНК-гийн “В” хэлбэртэй нэг давхар гогцоо нь 10 хос нуклеотидтай. Үүнээс нэг нь кодлогч хэсэг болно. Ийм байдлаар тус бүрдээ А, T, Г, Ц гэсэн дөрвөн тэмдэглэгээтэй 10 бүрдэл бий болно. Мэдээллийг дөрөвтийн эсвэл хоёртын системээр кодчлоход ДНК дахь мэдээллийн нягтрал нэг бүрдэл хэсэгт хоёр байт болно. Өөрөөр хэлбэл, 20 байт мэдээлэл нь нэг спираль гогцоо юм. Гогцооны шугаман урт нь 3.4 нанометр /эзэлхүүнээр бол 11 куб нанометр/. Энэ бол мэдээлэлийн хадгалж болох орон зай. Тэгвэл энэ нь их үү бага уу?
 
Өнөөгийн технологид суурилаад нэг байт мэдээллийг 10 нанометрт багтаах процессор хийх боломжтой. Тэгэхээр, шугаман хэмжээгээр авч үзвэл ДНК-д үүнээс 60 дахин их мэдээлэл хадгалж болно. Гэхдээ энэ давуу тал тийм ч удаан үргэлжлэхгүй. Учир нь Intel болон TSMC корпораци нэг байт мэдээллийг 5 нанометрт багтаах процессор бүтээж байна. Тиймээс 3D NAND технологи буюу олон давхаргат флаш хөгжихийн хэрээр ДНК-гийн давуу тал үнэгүйдэх нь. Түүнээс гадна, ойрын ирээдүйд квантын компьютерууд бий болно. Тэгвэл компьютерын технологи ийм хурдан хөгжиж байхад ДНК-д гэрэл зураг, бичвэр гэх мэт байтын хэлээр кодлсон мэдээлэл хадгалах хэрэг байна уу?
 
Хагас дамжуулагч, магнитан оптикийн технологид үндэслэсэн процессор ашиглах боломжгүй тэр л салбарт ДНК-гийн жинхэнэ давуу тал гарна.
 
Үнэтэй, гэхдээ мөнх
ДНК нь мэдээлэл хадгалах хэрэгслийн хувьд хамгийн том давуу тал нь урт хугацаа. Ном, хатуу дискэн дэх мэдээллийг цагийн аясаар шилжүүлэн бичих шаардлагатай. Харин сая жилийн өмнө устсан организмын үлдэгдэл дэх ДНК-гаас мэдээллийг бүтнээр нь уншиж болно. Ялангуяа, мөнх цэвдэг, эсвэл цөлийн газар дор хадгалагдсан тохиолдолд ДНК-гийн мэдээлэл хаашаа ч алга болохгүй. Эртний организмуудын кальцийн чулуужсан үлдэгдэл дэх ДНК-гийн мэдээллийг ч олон удаагийн давталтаар уншиж болдог. Хэрэв хүн төрөлхтөнд гариг ертөнцийн талаар мэдээллийг маш удаан хугацаанд хадгалах хэрэгцээ гарвал ДНК энэ үүргийг 100 хувь биелүүлнэ. Зарчмын хувьд аливаа үндэстэн, арьстан мөхөж алга болсон ч, генийн мэдээлэл нь хадгалагдсан бол сэргээж болох нь. Гэхдээ энэ одоохондоо үлгэрийн зохиол мэт санагдана.
 
Өнөөдөр, ДНК-г нийлэгжүүлэх нь маш үнэтэй. ДНК флашанд нэг мегабайт мэдээлэл бичихэд 3.5 мянган ам.доллар хэрэгтэй. Мэдээж, компакт-дискэнд бичихэд хямдхан. Гэхдээ Дэлхийн тухай мэдээллийг дискэнд бичиж хэдэн мянган жил хадгалья гэвэл олон дахин хуулан бичих шаардлага гарна. Харин ДНК-д нэг биччихсэн байхад хувилахад хямдхан. Өөрөөр хэлбэл, зохиолч нэг ном бичихэд их цаг зардаг ч, хувилж хэвлэхэд хялбар байдагтай адил юм.
 
Энэ байдлаас харахад ДНК-г мэдээлэл хадгалах хэрэгсэл болгох зорилго зөвхөн шинжлэх ухааны судалгаа, биотехнологийн программаар хязгаарлагдах бололтой.
 

Г.Даваадорж

    

СЭТГЭГДЭЛ ОРУУЛАХ






 

СЭТГЭГДЛҮҮД