سخنرانی TED دو پژوهشگر زیست‌پزشکی: ذخیره‌سازی داده‌ها در DNA گیاهان

در این میان، دو پژوهشگر برجسته زیست‌پزشکی کئولو فاکس و کلیف کاپونو، موج‌سوار حرفه‌ای و دانشمند شیمی تحلیلی، راهکاری نوآورانه ارائه داده‌اند که می‌تواند انقلابی در صنعت ذخیره‌سازی داده‌ها ایجاد کند: استفاده از «DNA» گیاهان بومی به‌عنوان مراکز داده زیستی.

این دو دانشمند در سری سخنرانی‌های تِد (TED) عنوان می‌کنند که معتقدند ترکیب دانش بومی با علم ژنتیک می‌تواند راه‌حلی برای این مسئله ارائه دهد و آن استفاده از «DNA» سلول‌های گیاهی (مانند آن‌هایی که در نیشکر یافت می‌شوند) به‌عنوان انبارهای کوچک داده.

آنها درباره پتانسیل شگفت‌انگیز این فناوری و چگونگی کمک به افزایش مقاومت اکوسیستم‌ها در دنیای پیشرفته امروز صحبت می‌کنند.

چالش جهانی: ذخیره‌سازی داده‌ها و تأثیر آن بر محیط‌زیست

داده‌های دیجیتال از طریق پیامک‌ها، ایمیل‌ها، ویدیوها، تصاویر و حتی تعاملات روزمره تولید می‌شوند. کاپونو در این خصوص می‌گوید: «ما هر روز با ترابایت‌ها داده سر و کار داریم. از پیام‌های متنی و ایمیل گرفته تا تصاویر و حتی فناوری‌های جدید مثل هوش مصنوعی، همه این‌ها به ذخیره‌سازی نیاز دارند.»

این حجم عظیم داده‌ها به معنای نیاز بیشتر به مراکز داده (Data Centers) است که برای حفظ عملکرد خود به سیستم‌های خنک‌کننده قدرتمندی نیاز دارند. فاکس در توضیح این موضوع می‌افزاید: «مراکز داده برای مقابله با چالش‌های حرارتی ناشی از ذخیره‌سازی داده‌ها به سیستم‌های خنک‌کننده‌ای مشابه کولرهای گازی متکی هستند. این سیستم‌ها حدود ۴۰ درصد از انرژی مصرفی مراکز داده را به خود اختصاص می‌دهند و در نتیجه، ردپای کربنی آن‌ها حتی از صنعت هواپیمایی نیز بیشتر است.»

طبق برآوردهای انجام‌شده، صنعت داده در حال حاضر حدود ۲۰۰ تراوات ساعت انرژی در سال مصرف می‌کند و با رشد دستگاه‌های هوشمند، این میزان رو به افزایش است.

کاپونو هشدار می‌دهد که با ورود پردازنده‌های قدرتمند جدید و مدل‌های یادگیری عمیق، میزان گرمای تولیدشده توسط مراکز داده در آینده از صنعت سوخت‌های فسیلی نیز پیشی خواهد گرفت.

راهکار بومی: ذخیره‌سازی داده‌ها در DNA

فاکس و کاپونو معتقدند که پاسخ به این چالش بزرگ، در طبیعت نهفته است. فاکس در این باره می‌گوید: «زندگی از میلیاردها سال پیش، اطلاعات ژنتیکی را در DNA موجودات زنده ذخیره کرده است. ذخیره متن، تصاویر و حتی ویدیوها در ژنوم موجودات زنده، پدیده‌ای جدید نیست؛ ما فقط باید نحوه استفاده از آن را یاد بگیریم.»

این ایده برگرفته از پژوهش‌های پیشگامانه‌ای است که در سال ۲۰۱۷ توسط ست شیپمن و جو دیویس انجام شد. آن‌ها نشان دادند که می‌توان یک ویدیو را در ژنوم یک باکتری ذخیره کرد. کاپونو توضیح می‌دهد: «هر پیکسل یک تصویر را می‌توان به یک کد رنگی آرجی‌بی (RGB) تبدیل کرد. این کد رنگی سپس به کد ژنتیکی ترجمه شده و در بخش غیرکدکننده (non-coding) ژنوم موجود زنده جایگذاری می‌شود. برای بازیابی اطلاعات هم کافی است ژن‌ها را توالی‌یابی کنیم و داده‌ها را به شکل اولیه بازگردانیم.»

نیشکر: از نماد استعمار تا نمادی برای آینده‌ای پایدار

یکی از گیاهانی که این دو دانشمند برای ذخیره‌سازی داده‌ها انتخاب کرده‌اند، نیشکر است. انتخاب این گیاه تنها به دلیل ویژگی‌های زیستی آن نیست، بلکه بار تاریخی خاصی نیز دارد. کاپونو در این خصوص می‌گوید: «نیشکر روزی نمادی از استعمار در هاوایی بود. در سال ۱۸۹۳، مالکان مزارع نیشکر آمریکایی به‌طور غیرقانونی پادشاهی هاوایی را سرنگون کردند تا از پرداخت مالیات بر واردات شکر فرار کنند. این اتفاق منجر به بیش از یک قرن اشغال غیرقانونی و سرکوب مردم بومی شد.»

اما اکنون، فاکس و کاپونو قصد دارند معنای جدیدی به این گیاه بدهند. فاکس می‌گوید: «برای بسیاری از اهالی هاوایی‌، شکر طعمی تلخ به جا گذاشته است. اما ما می‌خواهیم این روایت را تغییر دهیم و داده‌ها را در همان چیزی ذخیره کنیم که زمانی برای مردم ما ویرانگر بود. ژنوم بزرگ نیشکر، ظرفیت بالایی برای ذخیره‌سازی داده‌ها دارد و می‌تواند به نمادی از پایداری تبدیل شود.»

طبق برآوردهای علمی، می‌توان بیش از ۲۰۰ هزار ترابایت داده را در تنها یک گرم DNA ذخیره کرد. این ظرفیت فوق‌العاده در کنار مصرف انرژی بسیار پایین، نیشکر را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ذخیره‌سازی داده‌ها تبدیل می‌کند.

فراتر از نیشکر: مراکز داده زیستی مبتنی بر تنوع زیستی

پروژه فاکس و کاپونو تنها به نیشکر محدود نمی‌شود. آن‌ها در حال بررسی گیاهان بومی دیگری مانند میوه نان نارگیل و ریزسازواره‌ها هستند. هدف آن‌ها ایجاد مراکز داده زیستی در زمین‌های بومی است. کاپونو توضیح می‌دهد: «ما رویای بزرگی داریم: احیای سیستم‌های بومی مدیریت زمین که علاوه بر ذخیره داده‌های دیجیتال، به حفظ تنوع زیستی و پایداری محیط‌زیست نیز کمک می‌کنند.»

یکی از این پروژه‌ها، طرحی به نام سرزمین مگا (MEGA)، قطعه زمینی دو هکتاری است که در کنار بزرگ‌ترین محل وردی آب به شهر ما قرار دارد. این زمین که قرار بود تبدیل به یک هتل یا مجتمع مسکونی شود، اکنون به مرکزی برای استفاده بومی از زمین و ذخیره‌سازی داده‌ها تبدیل شده است.»

در این مرکز، داده‌های دیجیتال مانند تاریخ‌های شفاهی، رقص‌های سنتی هولا و سرودهای بومی ذخیره می‌شود. علاوه بر این، داده‌های زیست‌محیطی مانند معیارهای تنوع زیستی و مشاهدات محیط‌زیستی نیز به‌طور مستقیم در ژنوم گیاهان منطقه ذخیره خواهند شد.

نتیجه‌گیری: آینده‌ای که در دل طبیعت ذخیره می‌شود

این پروژه نشان می‌دهد که آینده ذخیره‌سازی داده‌ها می‌تواند فراتر از سرورهای سرد و بی‌روح باشد. فاکس در پایان می‌گوید: «شاید این روش، بحران جهانی ذخیره‌سازی داده‌ها را به طور کامل حل نکند، اما امیدواریم برخی از پاسخ‌هایی که به‌شدت به دنبالشان هستیم، تنها در الگوریتم‌های پیچیده ابررایانه‌ها نباشند؛ بلکه در دل طبیعت و جوامع بومی یافت شوند.»

این پروژه نه تنها نمونه‌ای از ادغام فناوری پیشرفته با دانش بومی است، بلکه امیدی برای آینده‌ای پایدارتر در دنیایی است که به‌شدت نیازمند راه‌حل‌های نوآورانه است.