একটি যুগান্তকারী অধ্যয়ন একটি বিকাশের অনুসন্ধানে গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ নেয় ডিএনএ- ডিজিটাল ডেটার জন্য ভিত্তিক স্টোরেজ সিস্টেম।
ডিজিটাল উপাত্ত গ্যাজেটগুলির উপর আমাদের নির্ভরতার কারণে আজ একটি সূচকীয় হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং এর জন্য শক্তিশালী দীর্ঘমেয়াদী সঞ্চয়ের প্রয়োজন। ডেটা স্টোরেজ ধীরে ধীরে চ্যালেঞ্জিং হয়ে উঠছে কারণ বর্তমান ডিজিটাল প্রযুক্তি একটি সমাধান দিতে সক্ষম নয়। একটি উদাহরণ হল যে গত দুই বছরে ইতিহাসের সমস্ত ইতিহাসের চেয়ে বেশি ডিজিটাল ডেটা তৈরি করা হয়েছে কম্পিউটার, আসলে 2.5 কুইন্টিলিয়ন বাইট {1 কুইন্টিলিয়ন বাইট = 2,500,000 টেরাবাইট (TB) = 2,500,000,000 গিগাবাইট (GB)} পৃথিবীতে প্রতিদিন ডেটা তৈরি হচ্ছে। এর মধ্যে রয়েছে সোশ্যাল নেটওয়ার্কিং সাইট, অনলাইন ব্যাঙ্কিং লেনদেন, কোম্পানি ও সংস্থার রেকর্ড, স্যাটেলাইট, নজরদারি, গবেষণা, উন্নয়ন ইত্যাদির তথ্য। এই ডেটা বিশাল এবং অসংগঠিত। অতএব, ডেটা এবং এর সূচকীয় বৃদ্ধির জন্য বিশাল সঞ্চয়স্থানের প্রয়োজনীয়তা মোকাবেলা করা এখন একটি বড় চ্যালেঞ্জ, বিশেষত সংস্থা এবং কর্পোরেশনগুলির জন্য যাদের দীর্ঘমেয়াদী সঞ্চয়ের প্রয়োজন।
বর্তমানে উপলব্ধ বিকল্পগুলি হল হার্ড ডিস্ক, অপটিক্যাল ডিস্ক (সিডি), মেমরি স্টিক, ফ্ল্যাশ ড্রাইভ এবং আরও উন্নত টেপ ড্রাইভ বা অপটিক্যাল ব্লুরে ডিস্ক যা প্রায় 10 টেরাবাইট (টিবি) পর্যন্ত ডেটা সঞ্চয় করে। এই ধরনের স্টোরেজ ডিভাইসগুলি সাধারণত ব্যবহার করা হলেও এর অনেক অসুবিধা রয়েছে। প্রথমত, তাদের একটি নিম্ন থেকে মাঝারি শেলফ লাইফ রয়েছে এবং তাদের আদর্শ তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতার অবস্থার মধ্যে সংরক্ষণ করা প্রয়োজন যাতে বহু দশক ধরে চলতে পারে এবং এইভাবে বিশেষভাবে ডিজাইন করা শারীরিক স্টোরেজ স্পেস প্রয়োজন। এগুলির প্রায় সবগুলিই প্রচুর শক্তি খরচ করে, ভারী এবং অবাস্তব এবং একটি সাধারণ পতনে ক্ষতিগ্রস্থ হতে পারে৷ তাদের মধ্যে কিছু খুব ব্যয়বহুল, প্রায়শই ডেটা ত্রুটিতে জর্জরিত হয় এবং এইভাবে যথেষ্ট শক্তিশালী হয় না। একটি বিকল্প যা সর্বজনীনভাবে সংস্থা দ্বারা গৃহীত হয়েছে তাকে ক্লাউড কম্পিউটিং বলা হয় - একটি ব্যবস্থা যেখানে একটি কোম্পানি মূলত তার সমস্ত আইটি এবং ডেটা স্টোরেজ প্রয়োজনীয়তাগুলি পরিচালনা করার জন্য একটি "বাইরে" সার্ভার নিয়োগ করে, যাকে "ক্লাউড" হিসাবে উল্লেখ করা হয়। ক্লাউড কম্পিউটিংয়ের প্রাথমিক অসুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল নিরাপত্তা এবং গোপনীয়তার সমস্যা এবং হ্যাকারদের দ্বারা আক্রমণের ঝুঁকি। এছাড়াও অন্যান্য সমস্যা যেমন উচ্চ খরচ জড়িত, অভিভাবক সংস্থার দ্বারা সীমিত নিয়ন্ত্রণ এবং প্ল্যাটফর্ম নির্ভরতা। ক্লাউড কম্পিউটিং এখনও দীর্ঘমেয়াদী স্টোরেজ জন্য একটি ভাল বিকল্প দেখা হয়. যাইহোক, দেখে মনে হচ্ছে বিশ্বব্যাপী যে ডিজিটাল তথ্য উৎপন্ন হচ্ছে তা অবশ্যই আমাদের সংরক্ষণ করার ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যাচ্ছে এবং ভবিষ্যতের সঞ্চয়স্থানের প্রয়োজনীয়তাগুলিকে বিবেচনায় নেওয়ার জন্য স্কেলেবিলিটি প্রদানের পাশাপাশি এই ডেটা প্রলয়কে পূরণ করার জন্য আরও শক্তিশালী সমাধান প্রয়োজন।
কম্পিউটার স্টোরেজ ডিএনএ সাহায্য করতে পারে?
আমাদের ডিএনএ (Deoxyribonucleic acid) ডিজিটাল ডেটা স্টোরেজের জন্য একটি উত্তেজনাপূর্ণ বিকল্প মাধ্যম হিসেবে বিবেচিত হচ্ছে। ডিএনএ প্রায় সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে উপস্থিত স্ব-প্রতিলিপিকারী উপাদান এবং এটিই আমাদের জেনেটিক তথ্য গঠন করে। একটি কৃত্রিম বা সিন্থেটিক ডিএনএ এটি একটি টেকসই উপাদান যা বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ অলিগোনিউক্লিওটাইড সংশ্লেষণ মেশিন ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে। ডিএনএর প্রাথমিক সুবিধা হল এর দীর্ঘায়ু একটি হিসাবে ডিএনএ সিলিকনের চেয়ে 1000 গুণ বেশি স্থায়ী হয় (সিলিকন-চিপ - নির্মাণের জন্য ব্যবহৃত উপাদান কম্পিউটার) আশ্চর্যজনকভাবে, মাত্র একক ঘন মিলিমিটার ডিএনএ এক কুইন্টিলিয়ন বাইট ডেটা ধারণ করতে পারে! ডিএনএ এটি একটি আল্ট্রাকম্প্যাক্ট উপাদান যা কখনও ক্ষয় হয় না এবং শত শত শতাব্দী ধরে শীতল, শুষ্ক জায়গায় সংরক্ষণ করা যেতে পারে। স্টোরেজের জন্য ডিএনএ ব্যবহারের ধারণাটি 1994 সাল থেকে দীর্ঘকাল ধরে চলে আসছে। মূল কারণ হল একই ধরনের ফ্যাশন যেখানে তথ্য কম্পিউটারে এবং আমাদের মধ্যে সংরক্ষণ করা হচ্ছে। ডিএনএ - যেহেতু উভয়ই তথ্যের ব্লুপ্রিন্ট সংরক্ষণ করে। একটি কম্পিউটার 0s এবং 1s হিসাবে সমস্ত ডেটা সঞ্চয় করে এবং ডিএনএ চারটি বেস - থাইমিন (টি), গুয়ানিন (জি), অ্যাডেনিন (এ) এবং সাইটোসিন (সি) ব্যবহার করে জীবিত প্রাণীর সমস্ত ডেটা সংরক্ষণ করে। তাই, ডিএনএকে কম্পিউটারের মতো একটি স্ট্যান্ডার্ড স্টোরেজ ডিভাইস বলা যেতে পারে, যদি এই ঘাঁটিগুলিকে 0s (বেস A এবং C) এবং 1s (বেস T এবং G) হিসাবে উপস্থাপন করা যায়। ডিএনএ কঠিন এবং দীর্ঘস্থায়ী, সবচেয়ে সহজ প্রতিফলন হচ্ছে আমাদের জেনেটিক কোড - ডিএনএ-তে সংরক্ষিত আমাদের সমস্ত তথ্যের নীলনকশা - দক্ষতার সাথে এক প্রজন্ম থেকে পরবর্তী প্রজন্মে পুনরাবৃত্ত পদ্ধতিতে প্রেরণ করা হয়। সমস্ত সফ্টওয়্যার এবং হার্ডওয়্যার জায়ান্টগুলি দীর্ঘমেয়াদী ডেটা সংরক্ষণের তাদের লক্ষ্য অর্জনের জন্য প্রচুর পরিমাণে সঞ্চয় করার জন্য সিন্থেটিক ডিএনএ ব্যবহার করতে আগ্রহী। ধারণাটি হল প্রথমে কম্পিউটার কোড 0s এবং 1s কে DNA কোডে (A, C, T, G) রূপান্তর করা, রূপান্তরিত DNA কোডটি তারপর DNA এর সিন্থেটিক স্ট্র্যান্ড তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় যা পরে কোল্ড স্টোরেজে রাখা যেতে পারে। যখনই প্রয়োজন, ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলি কোল্ড স্টোরেজ থেকে সরানো যেতে পারে এবং ডিএনএ সিকোয়েন্সিং মেশিন এবং ডিএনএ সিকোয়েন্স ব্যবহার করে তাদের তথ্য ডিকোড করে অবশেষে কম্পিউটারে পড়ার জন্য 1s এবং 0s এর বাইনারি কম্পিউটার ফর্ম্যাটে অনুবাদ করা হয়।
এটা দেখানো হয়েছে1 মাত্র কয়েক গ্রাম ডিএনএ কুইন্টিলিয়ন বাইট ডেটা সঞ্চয় করতে পারে এবং এটি 2000 বছর পর্যন্ত অক্ষত রাখতে পারে। যাইহোক, এই সহজ বোঝার কিছু চ্যালেঞ্জ সম্মুখীন হয়েছে. প্রথমত, এটি বেশ ব্যয়বহুল এবং ডিএনএ-তে ডেটা লেখার জন্য বেদনাদায়ক ধীরগতি অর্থাৎ 0s এবং 1s-এর প্রকৃত রূপান্তর DNA বেসে (A, T, C, G)। দ্বিতীয়ত, একবার ডেটা ডিএনএ-তে "লিখিত" হয়ে গেলে, ফাইলগুলি খুঁজে বের করা এবং পুনরুদ্ধার করা চ্যালেঞ্জিং এবং এর জন্য একটি কৌশল প্রয়োজন ডিএনএ সিকোয়েন্সিং - একটি মধ্যে ঘাঁটিগুলির সুনির্দিষ্ট ক্রম নির্ধারণের প্রক্রিয়া ডিএনএ অণু -এর পরে ডেটা ডিকোড করা হয় 0s এবং 1s এ।
একটি সাম্প্রতিক গবেষণা2 মাইক্রোসফ্ট রিসার্চ এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীদের দ্বারা ডিএনএ স্টোরেজের একটি "এলোমেলো অ্যাক্সেস" অর্জন করেছে৷ "এলোমেলো অ্যাক্সেস" দিকটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এর অর্থ হল তথ্য স্থানান্তর করা যেতে পারে বা স্থানান্তর করা যেতে পারে (সাধারণত একটি মেমরি) যেখানে প্রতিটি অবস্থান, যেখানেই ক্রমানুসারে থাকুক না কেন এবং সরাসরি অ্যাক্সেস করা যেতে পারে। এলোমেলো অ্যাক্সেসের এই কৌশলটি ব্যবহার করে, ফাইলগুলি আগের তুলনায় নির্বাচনী পদ্ধতিতে ডিএনএ স্টোরেজ থেকে পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে, যখন এই ধরনের পুনরুদ্ধারের জন্য একটি সম্পূর্ণ ডিএনএ ডেটাসেট সিকোয়েন্স এবং ডিকোড করার প্রয়োজন হয় যে কয়েকটি ফাইল খুঁজে পেতে এবং বের করতে চান। "এলোমেলো অ্যাক্সেস" এর গুরুত্ব আরও উন্নত হয় যখন ডেটার পরিমাণ বৃদ্ধি পায় এবং বিশাল হয়ে ওঠে কারণ এটি করা প্রয়োজন সিকোয়েন্সিংয়ের পরিমাণ হ্রাস করে। এটি প্রথমবারের মতো এত বড় আকারে র্যান্ডম অ্যাক্সেস দেখানো হয়েছে। গবেষকরা সিকোয়েন্সিং প্রক্রিয়াটিকে আরও দ্রুততর করে ডেটা ত্রুটির প্রতি আরও সহনশীলতার সাথে আরও দক্ষতার সাথে ডেটা ডিকোডিং এবং পুনরুদ্ধারের জন্য একটি অ্যালগরিদম তৈরি করেছেন। এই গবেষণায় 13 মিলিয়নেরও বেশি সিন্থেটিক ডিএনএ অলিগোনিউক্লিওটাইডগুলি এনকোড করা হয়েছিল যা 200KB থেকে 35MB পর্যন্ত আকারের 29টি ফাইল (ভিডিও, অডিও, ছবি এবং পাঠ্য ধারণকারী) 44MB আকারের ডেটা ছিল। এই ফাইলগুলো কোনো ত্রুটি ছাড়াই পৃথকভাবে পুনরুদ্ধার করা হয়েছে। এছাড়াও, লেখকরা নতুন অ্যালগরিদম তৈরি করেছেন যা আরও শক্তিশালী এবং ডিএনএ সিকোয়েন্স লেখা এবং পড়ার ক্ষেত্রে ত্রুটি সহনশীল। এই গবেষণা প্রকাশিত হয় প্রকৃতি জৈবপ্রযুক্তি একটি বড় অগ্রগতিতে ডিএনএ স্টোরেজ এবং পুনরুদ্ধারের জন্য একটি কার্যকর, বড়-স্কেল সিস্টেম দেখায়।
ডিএনএ স্টোরেজ সিস্টেমটি খুব আকর্ষণীয় দেখায় কারণ এতে উচ্চ ডেটা ঘনত্ব, উচ্চ স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এটি সংরক্ষণ করা সহজ তবে এটি সর্বজনীনভাবে গ্রহণ করার আগে স্পষ্টতই অনেক চ্যালেঞ্জ রয়েছে। কিছু কারণ হল সময় এবং শ্রম-নিবিড় ডিএনএ এর ডিকোডিং (সিকোয়েন্সিং) এবং এর সংশ্লেষণ ডিএনএ. কৌশলটির আরও নির্ভুলতা এবং বিস্তৃত কভারেজ প্রয়োজন। যদিও এই ক্ষেত্রে অগ্রগতি করা হয়েছে সঠিক বিন্যাসে দীর্ঘমেয়াদে ডেটা সংরক্ষণ করা হবে ডিএনএ এখনও বিকশিত হচ্ছে মাইক্রোসফ্ট সিন্থেটিক ডিএনএ উত্পাদন উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দিয়েছে এবং সম্পূর্ণরূপে কার্যকরী ডিজাইনের চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করেছে ডিএনএ 2020 সালের মধ্যে স্টোরেজ সিস্টেম।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
1. Erlich Y এবং Zielinski D 2017. DNA ফাউন্টেন একটি শক্তিশালী এবং দক্ষ স্টোরেজ আর্কিটেকচার সক্ষম করে। বিজ্ঞান. 355(6328)। https://doi.org/10.1126/science.aaj2038
2. অর্গানিক এল এট আল। 2018. বড় আকারের ডিএনএ ডেটা স্টোরেজে র্যান্ডম অ্যাক্সেস। প্রকৃতি বায়োটেকনোলজি। 36. https://doi.org/10.1038/nbt.4079
