โลกในปัจจุบันนี้ เป็นโลกแห่งดิจิทัลที่เต็มไปด้วยข้อมูลจำนวนมหาศาล ภายในเวลาเพียง 1 นาที มีคนอัปโหลดวิดีโอขึ้นไปบน YouTube ความยาวรวมกัน 500 ชั่วโมง, มีการโพสต์ Stories บน Instagram 347,222 ครั้ง, มีเพลงใหม่ถูกเพิ่มเข้าไปใน Spotify 28 เพลง, มีข้อความที่ถูกส่ง 41,700,000 ครั้ง และกิจกรรมอื่นๆ ที่เกิดขึ้นอีกมากมาย
ปัญหาด้านพื้นที่สำหรับจัดเก็บข้อมูล
มีการคาดการณ์เอาไว้ว่า ผู้ใช้หนึ่งคนจะมีการสร้างข้อมูลขนาด 1.7 MB. ต่อวินาที ซึ่งหนึ่งปีมี 31, 556,926 วินาที คิดเป็น 53,646,774.2 MB. หรือประมาณปีละ 53.64 TB. ต่อคน ประชากรโลกในตอนนี้มีอยู่ประมาณ 775,300,000,000 คน ลองจินตนาการดูว่าเราจะต้องใช้พื้นที่ในการเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลนี้มากขนาดไหน
ข้อมูลบนโลกอินเทอร์เน็ตส่วนใหญ่ก็จะถูกเก็บเอาไว้ในศูนย์ข้อมูล (Data Center) ซึ่งมีขนาดใหญ่ จำเป็นต้องใช้พื้นที่, พลังงาน และทรัพยากรเป็นจำนวนมากในการบริหารดูแล มันเป็นปัญหาที่มีแต่จะหนักขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป เพราะขนาดข้อมูลมีแต่ละใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ การจะลงทุนสร้าง Data centers เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ให้ทันต่อความต้องการของพื้นที่จัดเก็บข้อมูล จึงไม่ใช่ทางออกในระยะยาว เพราะมันสิ้นเปลืองเงินลงทุนอย่างมหาศาล และทำให้การบริโภคพลังงานสูงขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
ทางออกจึงเป็นการหาวิธีจัดเก็บข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าที่นิยมใช้ในปัจจุบันนี้ ไม่ว่าจะเป็น ฮาร์ดดิสก์ (Harddisk – HDD), NAND, หรือแผ่นดิสก์ (Disc) ชนิดต่าง ๆ ซึ่งทางเลือกใหม่ที่ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังวิจัยกันอยู่ และเกิดขึ้นจริงแล้ว คือ การเก็บข้อมูลลงใน DNA ซึ่งถูกเรียกว่า DNA Data Storage
DNA Data Storage
DNA Data Storage คือการที่บรรจุข้อมูลลงไปในดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิต ด้วยวิธีการที่เรียกว่า DNA Fountain การบีบอัดข้อมูลชุดที่เป็นดิจิทัลลงไปในสาย DNA ย่อยๆ ได้สำเร็จ มีประสิทธิภาพสูงถึง 85% และกู้ข้อมูลคืนได้สมบูรณ์อีกด้วย เพื่อทดแทนการเก็บข้อมูลในพื้นที่อื่นอย่าง Hard disk หรือ Thumb drive โดยดีเอ็นเอขนาดเล็กเท่าหัวเข็มหมุดเก็บข้อมูลได้ถึง 125,000 GB เลยทีเดียว
การเก็บข้อมูลแบบใหม่ที่น่าสนใจคือการเก็บข้อมูลลงใน DNA หรือที่เรียกว่า DNA Storage ที่ใช้เทคโนโลยีในการสังเคราะห์ DNA ขึ้นมา จุดเริ่มต้นของ DNA Storage คือปี 1959 Richard Feynman หนึ่งในนักฟิสิกส์ที่ทรงอิทธิพลมากที่สุดคนหนึ่งของศตวรรษที่ 20 ได้เริ่มเปิดประเด็นการใช้ประโยชน์จากการย่อวัตถุต่างๆ ให้มีขนาดเล็กลงซึ่งสามารถตั้งข้อสังเกตได้ว่าเมื่อวัตถุที่ทำหน้าที่ได้เหมือนกันมีขนาดเล็กลง เราจะสามารถใช้ประโยชน์จากพื้นที่ขนาดเท่าเดิมได้มากยิ่งขึ้น (ซึ่งต่อมาแนวคิดนี้ถูกเรียกว่า Nanotechnology) รวมถึงได้แสดงข้อคิดเห็นว่าเราอาจสามารถใช้ประโยชน์จากสสารทางชีววิทยาที่มีขนาดเล็กอย่างเซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้
ต่อมามีคนนำแนวคิดนี้มาทดลองและปฏิบัติจนสามารถเก็บข้อมูลในรูปแบบของ DNA Storage ได้สำเร็จ ซึ่งเมื่อลองเปรียบเทียบความจุต่อน้ำหนักของ DNA กับฮาร์ดไดรฟ์ จากภาพจะเห็นว่าความจุต่างกันถึง 2 ล้านเท่า เมื่อเทียบกรัมต่อกรัม
เนื่องจาก DNA มีขนาดเล็กมากๆ นั่นเองและโครงสร้างหลักของ DNA ที่ประกอบด้วยเกลียวคู่ของสาย Polynucleotide เรียงต่อกันเป็นเส้นยาว โดยในแต่ละสาย Nucleotide จะประกอบไปด้วยหน่วยเก็บข้อมูลขนาดเล็กที่เรียกว่า ” Nitrogenous Base ” และเจ้า base นี้เองคือจุดสำคัญเพราะมันคือตัวกลางที่รักษาสถานะข้อมูลแบบเดียวกับบิตคอมพิวเตอร์ เนื่องจากมันสามารถจับคู่ได้กับคู่เบสที่จำเพาะกันเท่านั้น (คล้ายๆ กับ State ของ 0 และ 1) แต่ด้วยขนาดของ base ที่เล็กในระดับนาโนเมตรมันจึงสามารถบรรจุสถานะของข้อมูลได้อย่างมหาศาลนั่นเอง
หลักการของเทคโนโลยีการบันทึกข้อมูลบน DNA นี้ มีอยู่ 3 ขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: การเข้ารหัส (Encode)
ขั้นตอนที่ 2: การสังเคราะห์ดีเอ็นเอ (Synthesis)
ขั้นตอนที่ 3: การถอดรหัส (Decode)
หากในอนาคตที่ DNA Storage สามารถนำมาใช้งานได้จริง ขนาดของ Data Center ที่เราเห็นว่ามีขนาดใหญ่โตมโหฬาร อาจจะลดลงมาเหลือเท่าเหรียญบาทก็เป็นไปได้
อ้างอิง
DNA Storage อนาคตของการเก็บข้อมูล เยอะกว่าล้านเท่าตัว ซับซ้อนด้วยกลไกของชีวิต
https://www.researchgate.net/publication/371273812_DNA_Data_Storage
https://www.facebook.com/BangkokBankInnoHub/posts/292247198060008/
https://iconext.co.th/th/2021/11/18/เทคโนโลยีการเก็บข้อมูล/
