Dijital arşivi DNA'ya yazan otonom mikrofabrika geliştirildi

Avrupa'dan bir araştırma ekibi, dijital dosyaları sentetik DNA zincirine çevirebilen otonom bir mikrofabrika geliştirdi. DNAMIC adı verilen sistem, bilgiyi elektrik harcamadan uzun süre saklayabilmek için tasarlandı. Projede Cenevre Üniversitesi (UNIGE) ile HE-Arc öne çıkıyor.

Veri patlaması ve DNA fikri

Projeksiyonlara göre dünya genelinde üretilen, kaydedilen, kopyalanan ve tüketilen dijital verinin hacmi 2026'da 175 zettabayta ulaşacak. Bu, dizüstü bilgisayarlarda bulunan türden milyarlarca sabit diskin kapasitesine denk geliyor. Yapay zekânın yaygınlaşmasıyla bu küresel veri alanı hızla büyümeyi sürdürüyor.

Sentetik DNA, yüksek depolama kapasitesi ve dayanıklılığı sayesinde bilgi saklamada devrim yaratabilecek bir ortam olarak görülüyor. UNIGE Bilgi ve İletişim Sistemleri ve Teknolojileri Bölümü'nün müdür yardımcısı Pierre-Yves Burgi'ye göre kuramsal olarak bir gram DNA, dünyanın en büyük kütüphanelerinin dijital koleksiyonlarına denk bilgiyi on binlerce yıl boyunca saklayabilir.

DNAMIC nasıl çalışıyor?

Geliştirme çalışması, Kaunas Teknoloji Üniversitesi, Litvanyalı Genomika şirketi, Münih Teknik Üniversitesi, Avusturyalı biyoteknoloji şirketi Kilobaser ve Imperial College London'ın da yer aldığı bir Avrupa iş birliği çerçevesinde yürütüldü. UNIGE ve HE-Arc'ın ortaya koyduğu mikrofabrika, bilgiyi sentetik DNA'ya kodlayabiliyor.

Yöntemin mantığı bilgisayar depolamasına benziyor, ancak kullanılan alfabe farklı. Dijital veri normalde yalnızca iki simgeden oluşan ikili düzende tutulur. DNA'da ise bilgi, dört bazın (A, T, G ve C) oluşturduğu dörtlü bir sisteme çevriliyor. Üstelik DNA'nın bazı kimyasal özellikleri kodlamaya ek kısıtlar getiriyor; bu yüzden dönüşüm sırasında bu sınırlamalar da hesaba katılıyor. Dosya önce dört harfli bu alfabeye çevriliyor, ardından bir DNA zinciri olarak sentezleniyor. Kodlama süreci birkaç saat sürebiliyor.

Ortaya çıkan arşiv, uzun süreli saklama için küçük paslanmaz çelik kapsüllere yerleştiriliyor. UNIGE'deki eResearch grubunun başkanı Hugues Cazeaux'ya göre bu kapsüller DNA'yı oksijenden, ışıktan, nemden ve sıcaktan koruyor. Geleneksel depolama ortamlarından farklı olarak bu saklama biçimi ek enerji gerektirmiyor, bu da çevresel etkiyi belirgin biçimde azaltıyor.

İlk deneme: saatçilik mirası

Sistem, İsviçre'nin Bern kantonundaki Saint-Imier'de bulunan HE-Arc kampüsünde denendi. Test için, Jura Ekonomik Arşiv ve Araştırma Merkezi'nin (CEJARE) elinde bulunan bir saatçilik miras arşivi dijitalleştirildi. Bu işlemde UNIGE'nin geliştirdiği bir arşivleme aracı kullanıldı. Sistem, arşive gelecekte yeniden erişilmesini de sağlayacak.

HES-SO aracılığıyla projede yer alan HE-Arc Mühendislik Okulu profesörü Jérôme Charmet, saatçilik arşivini seçerek, saat parçalarının otonom üretimi için tasarlanmış özgün mikrofabrikaya saygı duruşunda bulunduklarını söylüyor.

Arka plan

Bugün veri merkezleri, verinin büyük bölümünü manyetik disklerde, flash belleklerde ve şerit kasetlerde tutuyor. Bu ortamlar belirli aralıklarla yeni ortamlara kopyalanmak zorunda; ayrıca çalışan sistemler sürekli elektrik ve soğutma istiyor. Veri miktarı arttıkça hem enerji faturası hem de fiziksel alan sorunu büyüyor.

DNA ise canlılığın bilgi taşıyıcısı olarak milyarlarca yıldır işlev görüyor ve çok küçük bir hacimde yoğun bilgi barındırabiliyor. Bu yüzden araştırmacılar, nadiren erişilen ama kaybolmaması gereken verilerin, yani arşivlerin, DNA'ya aktarılabileceğini düşünüyor. Buradaki temel zorluk, yazma sürecinin hâlâ zaman alması ve bu işin laboratuvar uzmanlığı gerektirmesi. DNAMIC gibi otonom sistemler, süreci daha erişilebilir hale getirmeyi hedefliyor.

Neden önemli?

Kültürel miras kurumları, kütüphaneler ve ulusal arşivler için uzun vadeli koruma, sürekli bir maliyet ve teknik yenileme sorunu demek. Enerji gerektirmeden saklanabilen bir ortam, bu yükü hafifletme potansiyeli taşıyor. Üstelik arşivlerin gelecekte yeniden okunabilmesi, yalnızca saklamak kadar önemli.

Yine de haberde sistemin maliyeti, hızı ya da yaygın kullanıma ne zaman geçeceği konusunda bilgi yok. Şimdilik kanıtlanan, otonom bir mikrofabrikanın gerçek bir arşivi DNA'ya çevirebildiği. Teknolojinin geniş ölçekte uygulanabilirliği, ileride yapılacak çalışmalarla netleşecek.