Bir fotoğrafı, kitabı ya da filmi saklamak için bugün sabit diskleri ve veri merkezlerini kullanıyoruz. Fakat geleceğin arşivleri bilgisayar parçalarından değil, yaşamın kendi bilgi taşıyıcısından oluşabilir: DNA. Bilim insanları dijital verileri DNA moleküllerinin içine kodlayarak olağanüstü yoğunlukta ve çok uzun süre saklanabilen arşivler oluşturmak üzerinde çalışıyor. Üstelik burada söz konusu olan şey genetik mühendisliğiyle canlı oluşturmak değil; DNA'nın dört harfli kodlama sistemini bir depolama ortamı olarak kullanmak.
Bilgisayarın 0 ve 1'leri DNA'nın Harflerine Dönüşüyor
Bilgisayarlardaki fotoğraf, video veya metinler temelde 0 ve 1'lerden oluşur. DNA ise bilgiyi adenin, timin, guanin ve sitozin adı verilen dört bazla, yani A, T, G ve C harfleriyle taşır. DNA veri depolamanın temel fikri oldukça zekicedir: Dijital verinin bitleri belirli bir kodlama sistemi kullanılarak bu dört harften oluşan dizilere çevrilir.
Ortaya çıkan DNA dizileri laboratuvarda sentezlenir. Bilgiyi geri almak gerektiğinde DNA dizilenir, yani A, T, G ve C'lerin sırası okunur. Bilgisayar yazılımı da bu diziyi tekrar 0 ve 1'lere dönüştürerek orijinal dosyayı oluşturur. Sisteme hata düzeltme kodları da eklenir çünkü DNA sentezlenirken, saklanırken veya okunurken bazı harfler kaybolabilir ya da değişebilir.
Bir Gram DNA Ne Kadar Veri Taşıyabilir?
İşin şaşırtıcı kısmı burada başlıyor. DNA'nın teorik veri yoğunluğu olağanüstü yüksek. Hesaplama yöntemine göre rakam değişebilse de bir gram DNA'nın teorik kapasitesi yüzlerce petabayt düzeyine ulaşabilir. Sıklıkla yaklaşık 200 petabayt/gram civarında teorik değerlerden söz edilir. Bir petabaytın bir milyon gigabayt olduğu düşünüldüğünde, gözle görülmesi bile zor miktardaki bir malzemenin devasa bir dijital arşivi temsil edebilmesi mümkün hale geliyor.
Fakat burada önemli bir ayrım var: Bu rakam teorik yoğunluğu ifade ediyor. Gerçek DNA depolama sistemlerinde hata düzeltme kodları, dizileri birbirinden ayıran adres bilgileri, yedek kopyalar ve biyokimyasal sınırlamalar nedeniyle kullanılabilir kapasite daha düşük oluyor. Yani bugün bir gram DNA alıp yüzlerce petabaytlık dosyayı kolayca içine yazabileceğimiz ticari bir sistem henüz yok.
DNA'nın Asıl Gücü Sadece Küçüklüğü Değil
Günümüz depolama teknolojilerinin önemli sorunlarından biri zaman. Sabit diskler, manyetik bantlar ve diğer ortamlar sonsuza kadar dayanmıyor. Büyük arşivlerde verilerin belirli aralıklarla yeni ortamlara aktarılması gerekiyor. DNA ise doğru koşullarda saklandığında çok uzun süre dayanabilen bir molekül.
Bu nedenle DNA depolama özellikle sürekli açılmasına gerek olmayan uzun vadeli arşivler için ilgi çekici. Devlet arşivleri, bilimsel veriler, kültürel miras, film koleksiyonları veya insanlığın geleceğe bırakmak istediği önemli kayıtlar bir gün bu yöntemle saklanabilir. Küçücük kapsüllerin içerisinde bugün dev veri merkezlerinde tutulan bilgilerin bir bölümünü barındırmak fikri artık yalnızca bilimkurgu değil.
Kitaplar ve Filmler DNA'ya Çoktan Yazıldı
Bu teknoloji yalnızca teorik hesaplamalardan ibaret değil. Araştırmacılar yıllardır metinleri, fotoğrafları, müzikleri ve videoları DNA'ya başarıyla kodlayan deneyler gerçekleştiriyor. 2012'de Harvard araştırmacıları bir kitabı DNA'ya kodladı. Sonraki yıllarda başka ekipler Shakespeare'in sonelerini, Martin Luther King Jr.'ın konuşmasından bölümleri, görüntüleri ve farklı dijital dosyaları DNA içerisinde saklayıp tekrar geri okuyabildi.
Microsoft ve Washington Üniversitesi araştırmacıları da otomatik DNA veri depolama sistemleri üzerinde çalıştı. Amaç yalnızca DNA'nın veri saklayabildiğini göstermek değil, bilgisayardaki bir dosyanın otomatik olarak DNA'ya yazılıp daha sonra yeniden okunabileceği gerçek bir depolama altyapısı geliştirmek.
Peki Neden Bilgisayarlarımızda DNA Diskleri Yok?
En büyük sorun maliyet ve hız. Bir sabit diske saniyeler içerisinde büyük miktarda veri yazılabilirken DNA sentezlemek çok daha karmaşık ve pahalı. Veriyi geri okumak için de DNA dizileme teknolojilerine ihtiyaç var. Dolayısıyla DNA bugün Netflix izlemek, oyun yüklemek veya günlük bilgisayar dosyalarını saklamak için mantıklı bir seçenek değil.
Fakat arşivleme farklı bir mesele. Bir veri bir kez yazılıp onlarca hatta yüzlerce yıl boyunca çok az erişilecekse yazma hızının düşük olması daha kabul edilebilir hale geliyor. Araştırmacıların hedeflerinden biri DNA sentezleme ve dizileme maliyetlerini düşürerek teknolojiyi bu tür soğuk veri depolama uygulamalarında kullanılabilir hale getirmek.
Geleceğin Kütüphanesi Bir Tüpün İçine Sığabilir
İnsanlık binlerce yıl boyunca bilgiyi taşa, kile, papirüse, kağıda, manyetik banda ve silikon çiplere kaydetti. DNA depolama başarılı biçimde ölçeklenebilirse bu zincirin en sıra dışı halkalarından biri olabilir. Çünkü ilk kez doğanın milyarlarca yıldır yaşam bilgisini saklamak için kullandığı sistem, insanlığın dijital hafızasını korumak için kullanılacak.
Belki geleceğin büyük arşivlerinden birine girdiğimizde kilometrelerce raf veya dev sunucu salonları görmeyeceğiz. Bunun yerine kontrollü koşullarda saklanan küçücük DNA kapsülleri göreceğiz. Bir zamanlar hücrelerin yaşamı yazdığı dört harf, bu kez insanlığın kitaplarını, fotoğraflarını, filmlerini ve tarihini yazıyor olacak.
