વિશ્વમાં ડેટા સ્ટોરેજની સમસ્યા વધી રહી છે, તેનો ઉકેલ ડીએનએમાં છુપાયેલો છે: મૂળાક્ષરો અને 3D પેટર્ન કેવી રીતે કામ કરશે?
કમ્પ્યુટર યુગની શરૂઆતથી જ વધતા જતા ડેટાનો સંગ્રહ અને તેનું રક્ષણ કરવું એ વૈજ્ઞાનિકો માટે એક મોટો પડકાર રહ્યો છે. અત્યારે આપણે જે ક્લાઉડ સ્ટોરેજ કે હાર્ડ ડ્રાઈવ વાપરીએ છીએ તે સિલિકોન ટેકનોલોજી પર આધારિત છે. પરંતુ, સિલિકોનની પોતાની મર્યાદાઓ છે—તે ઉર્જા વધુ વાપરે છે અને તેનું આયુષ્ય પણ મર્યાદિત છે. આ સમસ્યાના કાયમી ઉકેલ તરીકે હવે અમેરિકાની એરિઝોના સ્ટેટ યુનિવર્સિટી (ASU) ના સંશોધકોએ જૈવિક અણુઓ, ખાસ કરીને ડીએનએ (DNA) તરફ મીટ માંડી છે.
શા માટે DNA શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે?
ડીએનએ એ કુદરતનું સૌથી જૂનું અને સૌથી વિશ્વસનીય સ્ટોરેજ યુનિટ છે. તે આપણા જીવનની તમામ માહિતી પેઢી દર પેઢી સાચવે છે. પ્રોફેસર હાઓ યાનના જણાવ્યા મુજબ, “ડીએનએ અસાધારણ સ્થિરતા ધરાવે છે. વૈજ્ઞાનિકોએ ૨૦ લાખ વર્ષ જૂના ડીએનએના ટુકડા પણ શોધી કાઢ્યા છે.” જો આપણે ડિજિટલ ડેટાને ડીએનએમાં સ્ટોર કરી શકીએ, તો તે હજારો વર્ષો સુધી કોઈપણ ઉર્જા વગર સુરક્ષિત રહી શકે છે. બીજો મોટો ફાયદો એ છે કે તે અત્યંત ઓછી જગ્યામાં અકલ્પનીય માત્રામાં ડેટા સમાવી શકે છે.
મૂળાક્ષરો અને 3D પેટર્ન: ડેટા રીડિંગની નવી રીત
અત્યાર સુધી ડીએનએ ડેટા સ્ટોરેજ માટે માત્ર આનુવંશિક કોડ (A, T, C, G) નો ઉપયોગ થતો હતો, જે પ્રક્રિયા ધીમી હતી. પરંતુ નવા સંશોધનમાં ડીએનએના ‘આકાર’નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
DNA અક્ષરો: સંશોધકોએ ડીએનએના અણુઓમાંથી નાના માળખાં બનાવ્યા છે જે અંગ્રેજી મૂળાક્ષરો જેવા દેખાય છે. દરેક અક્ષરમાં ચોક્કસ ડેટા બિટ્સ હોય છે.
નેનો-સેન્સર: આ અક્ષરોને જ્યારે નેનો-લેવલ સેન્સરમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે જે વિદ્યુત સંકેતો ઉત્પન્ન થાય છે તેને મશીન લર્નિંગ (AI) દ્વારા વાંચી શકાય તેવા ટેક્સ્ટમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ પરંપરાગત રીત કરતા ઘણી ઝડપી અને સચોટ છે.
ડીએનએ ઓરિગામિ: ડેટા સુરક્ષાનું નવું સ્તર
માત્ર સ્ટોરેજ જ નહીં, પણ ડેટાની સુરક્ષા (Security) માટે પણ ડીએનએ કમાલ કરી શકે છે. સંશોધકોએ ‘DNA ઓરિગામિ’ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કર્યો છે. આમાં ડીએનએને ચોક્કસ રીતે ફોલ્ડ કરીને 2D અથવા 3D પેટર્ન બનાવવામાં આવે છે, જેમાં ગુપ્ત માહિતી છુપાયેલી હોય છે. આ ડેટાને વાંચવા માટે સ્પેશિયલ ‘ડીકોડિંગ કી’, સુપર-રિઝોલ્યુશન માઇક્રોસ્કોપી અને AI વિશ્લેષણની જરૂર પડે છે. યોગ્ય ચાવી વિના આ ડેટાને કોઈ જોઈ કે વાંચી શકતું નથી.
ભવિષ્યની સંભાવનાઓ
ચાઓ વાંગ અને તેમની ટીમ આ ટેકનોલોજીને હાઈ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રોનિક રીડઆઉટ સાથે જોડી રહી છે. આ ટેકનોલોજી ભારે ગરમી કે કિરણોત્સર્ગ (Radiation) વાળા વાતાવરણમાં પણ ડેટાને સુરક્ષિત રાખી શકે છે. તેનો સૌથી મોટો ઉપયોગ નીચે મુજબના ક્ષેત્રોમાં થઈ શકે છે:
તબીબી રેકોર્ડ: દર્દીનો આજીવન ડેટા અત્યંત નાની ચિપ કે ડીએનએ સેમ્પલમાં સાચવી શકાશે.
સરકારી દસ્તાવેજો: લાંબા ગાળાના ડેટા જાળવણી માટે તે સૌથી ટકાઉ વિકલ્પ છે.
સુરક્ષિત સંદેશાવ્યવહાર: લશ્કરી અને ગુપ્તચર એજન્સીઓ માટે ડેટા એન્ક્રિપ્શનનું નવું સ્તર.
પડકારો શું છે?
જોકે આ ટેકનોલોજી સાંભળવામાં જાદુઈ લાગે છે, પરંતુ તેને વ્યાપક સ્તરે લાવવામાં હજુ થોડા પડકારો છે. ડીએનએ લખવા અને વાંચવાનો ખર્ચ (Cost) અત્યારે ઘણો વધારે છે. ઉપરાંત, તેને સામાન્ય લોકો માટે પોસાય તેવા ભાવે ઉપલબ્ધ કરાવવામાં સમય લાગશે.
જીવવિજ્ઞાન અને કમ્પ્યુટિંગનો આ સંગમ ભવિષ્યની ડેટા સમસ્યાનો કાયમી ઉકેલ લાવી શકે છે. જ્યારે સિલિકોન ચિપ્સ હાંફી જશે, ત્યારે આપણા પોતાના જીવનનો આધાર એવું ડીએનએ આપણા ડિજિટલ વારસાને યુગો સુધી જીવંત રાખશે.
