پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری جنوبی شنژن و دانشگاه شانگهای جیاوتونگ در چین یک درایو نوار کاست دی ان ای ساخته اند که دقیقا همان طور که انتظار می رود کار می کند. این نمونه آزمایشی که در تاریخ September 12 در مجله Science Advances منتشر شده است نخستین نمونه ای است که ذخیره سازی مبتنی بر دی ان ای را با یک نوار فیزیکی و یک درایو کوچک قابل جستجو ترکیب می کند تا ماندگاری دی ان ای با مقیاس پذیری آرشیوهای نوار سنتی کنار هم قرار بگیرد. در این روش داده ها داخل رشته های دی ان ای مصنوعی کدگذاری می شوند روی یک فیلم انعطاف پذیر نوشته می شوند و درون یک کارتریج قرار می گیرند تا مانند نوار مغناطیسی بارگذاری چرخانده و نشانه گذاری شوند. در تئوری این طراحی به چگالی پتابایت بر متر و ماندگاری چند قرن می رسد اما در آزمایش اثبات مفهوم تنها یک فایل 156.6KB نوشته شد و هر چرخه خواندن و نوشتن نزدیک به یک ساعت زمان برد.
طرز کار و ظرفیت
نوار مورد استفاده یک نوار پلی استر نایلون با عرض 3.5 میلی متر است که با بارکدهای پر تراکم الگوگذاری شده تا نقش آدرس های فیزیکی فایل را بازی کنند. پژوهشگران 5,000 ترک را روی یک حلقه 9 متری چاپ کردند و برای هر کدام یک ناحیه فرود جداگانه برای محموله دی ان ای در نظر گرفتند. در اصل این فرمت تا بیش از نیم میلیون پارتیشن قابل آدرس دهی در هر کیلومتر مقیاس می گیرد و به گفته تیم تحقیق در تراکم کامل هر پارتیشن می تواند بیش از نیم ترابایت داده قابل استفاده را نگه دارد. با یک حساب سرانگشتی این یعنی 362 پتابایت در هر کیلومتر.
کارایی و دوام
برای آزمودن چرخه کامل نوشتن خواندن و بازنویسی تیم تحقیق پنج فایل کوچک را به دی ان ای تبدیل کرد آن ها را با یک سیستم مایع رسان داخلی روی نوار نشاند سپس با توالی یابی بازیابی حذف و دوباره نویسی کرد. تمام این چرخه به صورت خودکار داخل درایوی به اندازه یک ظرف ناهار انجام شد که موتورهای قرقره یک میکروکنترلر و یک بارکدخوان نوری داشت.
خواندن بسیار کند بود. فایلی که در نمایش بازیابی شد تنها 156.6KB بود و استخراج و پردازش آن حدود 25 دقیقه طول کشید. بازنویسی همان داده نزدیک به 50 دقیقه زمان برد. در حالی که تیم برآورد می کند می تواند در هر ثانیه به 1,570 ترک مختلف دسترسی پیدا کند مراحل توالی یابی و سنتز چندین مرتبه بزرگی کندتر هستند. پس می توان قرقره را مانند یک کارتریج LTO چرخاند و فورا محل فایل را یافت اما گذردهی واقعی در همین مراحل محدود می شود.
دوام اما نقطه قوت نوار دی ان ای است. هر محموله در یک پوسته ZIF یا همان چارچوب ایمیدازولات زئولیتی محصور می شود که از آن در برابر آب پرتو فرابنفش و اکسیداسیون محافظت می کند. این پوسته در چند دقیقه بدون آسیب آشکار به دی ان ای برداشته و دوباره اعمال می شود. بر پایه آزمون های پیرسازی شتاب یافته پژوهشگران عمر قفسه ای بیش از 300 سال در دمای اتاق و ده ها هزار سال در نگهداری سرد را برآورد کرده اند.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتند که «حافظه های غیر فرار مبتنی بر نیمه هادی به مرزهای قانون مور رسیده اند و برای ذخیره حجم های باورنکردنی داده به رسانه های تازه نیاز است» و در پایان پذیرفتند که سنتز دی ان ای هنوز مانع اصلی برای مقیاس پذیری تجاری این پروژه است. بنابراین فعلا بازگشت به میز طراحی گام بعدی آن ها است.
