محققان یک کنسرسیوم اروپایی قصد دارند در قالب یک برنامه تحقیقاتی مشترک روی استفاده از DNA و نانوذرات به منظور ذخیره‌سازی فشرده‌تر اطلاعات کار کنند.
ذخیره‌سازی اطلاعات با کمک DNA و نانوذرات
ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال DNA یکی از فناوری‌هایی است که دانشمندان در حال بررسی آن هستند تا جایگزین‌های کارآمد و کم هزینه‌ای برای ذخیره‌سازی داده‌ها در آینده داشته باشند. پروژه DNA-FAIRYLIGHTS که توسط اروپا تامین می‌شود، با هدف هم افزایی این فناوری الهام گرفته شده از زیست‌شناسی با علم نانومواد به منظور تزئین توالی DNA با نورهای رنگارنگ نانو برای فعال کردن فرآیندهای خواندن/نوشتن سریع‌تر و مفاهیم جدید رمزگذاری داده‌ها، انجام شود.
این پروژه توسط رومن کرانه و دنیس گارولی، محقق اصلی و محقق ارشد در گروه اپتوالکترونیک در موسسه فناوری ایتالیا-IIT در جنوا هماهنگ شده است و یک تیم بین رشته‌ای از محققان برتر از ایتالیا، اسپانیا، آلمان، فرانسه، سوئیس و بریتانیا در آن مشارکت دارند. این پروژه توسط اتحادیه اروپا تحت برنامه چارچوب افق ۲۰۲۰ با ۳٫۱ میلیون یورو برای ۳ سال آینده تامین مالی شده است.
هر ساله حجم فزاینده‌ای از داده‌ها تولید می‌شود که این رقم به سرعت در حال افزایش است. داده‌های دیجیتالی به صورت بیت‌هایی به صورت یک‌ها و صفرها ذخیره می‌شوند و هر فرد چندین میلیارد بیت داده را تولید می‌کند که باید در دستگاه‌هایی مانند تلفن همراه، ساعت‌های هوشمند، کامپیوتر‌ها، تبلت‌ها ذخیره شوند. در اینجا طبیعت یک راه حل قدرتمند ارائه می‌دهد: DNA، جایی که اطلاعاتی که در توالی‌های منحصر به فرد چهار باز (A، T، C، G) کدگذاری می‌شود.
استفاده از مولکول‌های DNA به‌عنوان حامل اطلاعات در فناوری‌های مدرن، چگالی ذخیره‌سازی بی‌سابقه، پایداری طولانی‌مدت و هزینه‌های ساخت پایین را ممکن می‌سازد. با این حال، برای باز کردن پتانسیل ذخیره‌سازی داده‌های DNA، باید بر برخی موانع کلیدی غلبه کرد. از جمله این موانع می‌توان به خواندن کند فعلی توالی DNA، ناتوانی در پیکربندی مجدد سریع پایه فرآیندهای خواندن/نوشتن و هزینه بالای تولید توالی‌های DNA مورد نظر با استفاده از سنتز آنزیمی اشاره کرد.
پروژه DNA-FAIRYLIGHTS با افزایش مفهوم صفر/یک باینری به طیف گسترده‌ای از رنگ‌های مختلف، که در آن چندین رنگ ادغام شده در توالی DNA می‌توانند اطلاعات را به شکل فشرده‌تر رمزگذاری کنند و ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد.
ایده اصلی این است که توالی DNA را با یک سری نانوذرات بسیار کوچک که رنگ‌های متفاوتی دارند مزین کنیم و این دنباله را با فناوری‌های نوری که سریع‌تر از فناوری‌های الکتریکی هستند و همچنین مصرف انرژی کارآمدتری دارند، بخوانیم.
قابلیت تشخیص منحصربه‌فرد رشته‌های DNA منفرد هم برای تعریف توالی، که داده‌ها را رمزگذاری می‌کند، و هم برای پیکربندی مجدد توالی، که امکان اصلاح و بازنویسی داده‌ها را می‌دهد، استفاده می‌شود.
این پروژه نانومواد جدیدی را برای رمزگذاری نور توسعه می‌دهد، الگوریتم‌های جدیدی برای ذخیره‌سازی داده‌ها فراتر از سطح صفر/یک باینری ایجاد می‌کند، دستگاه‌های خوانش نوآورانه طراحی می‌کند، و منابعی را برای استفاده در صنایع در آینده ایجاد می‌کند.
