سیدمصطفی کلامی هِریس

موضوع حافظه در کنار سرعت پردازش، دو مولفه مهم سیستم‌های کامپیوتری هستند، که هر ساله شاهد پیشرفت آن‌ها هستیم. تغییرات حافظه‌ها در سال‌های گذشته، بسیار مشهود بوده است. مثلا، حدود ۱۵ سال پیش، زمانی که در دانشگاه تبریز مشغول به تحصیل بودم، حافظه اصلی که با آن اطلاعات را جابجا می‌کردیم، دیسک‌های نرم  یا فلاپی دیسک‌ها بودند، که هر یک، در حدود ۱٫۴ مگابایت اطلاعات را می‌توانستند در خود ذخیره کنند.

بعدها دیسک‌های نوری، فلش مموری‌ها و هاردهای اکسترنال، موضوع ذخیره‌سازی و انتقال اطلاعات را به مراتب ساده‌تر کردند. در حال حاضر نیز، بخش مهمی از اطلاعات ما، عملا در سرویس‌های اینترنتی و یا حافظه‌های ابری ذخیره می‌شوند که از طریق دیتاسنترهای بزرگ در سراسر دنیا، برای ما فراهم شده‌اند. دیتاسنترهایی که توسط شرکت‌های بزرگ دنیا ایجاد و اداره می‌شوند، میلیون‌ها گیگابایت اطلاعات افراد مختلف را، که شامل نوشته، عکس، فیلم یا صدا هستند، در خود نگهداری می‌نمایند و دسترسی سریع به اطلاعات را مقدور می‌کنند.

در میان اخبار مربوط به آوریل ۲۰۱۶ (ماه جاری)، یک خبر مهم مربوط به کاهش حجم حافظه‌ها دیده می‌شود، که مربوط به تلاش مشترک تیمی از پژوهشگران دانشگاه واشینگتون و پژوهشکده شرکت مایکروسافت است. در مقاله‌ای که توسط این تیم منتشر شده است، نوع جدیدی از حافظه مبتنی بر DNA معرفی شده است، که به صورت حیرت انگیزی امکان کاهش اندازه حافظه‌ها را فراهم می‌آورد. مهم‌ترین هدف طبیعت از به کارگیری DNA، ذخیره‌سازی و حفاظت اطلاعات ژنتیکی است، که در طی میلیون‌ها سالی که از آغاز زندگی بر روی کره زمین می‌گذرد، کارایی خود را نشان داده است.

مولکول DND در کنار گنجایش بالایی که دارد، استحکام خوبی هم دارد و می‌تواند به خوبی اطلاعات را از دسترسی غیرمجاز و یا تخریب در طول زمان، محافظت نماید. همین موضوع، تا کنون انگیزه اولیه بسیاری از دانشمندان بوده است، تا از ساختار DNA برای ایجاد نوعی از حافظه استفاده نمایند. اما تیم مشترک دانشگاه واشینگتون و مایکروسافت، یکی از عملیاتی‌ترین نمونه‌های حافظه زیستی مبتنی بر DNA را خلق کرده‌اند که امکان دسترسی تصادفی (Random Access) به هر بخش از اطلاعات را فراهم می‌آورد. این ویژگی بسیار بسیار مهمی است و تا کنون، در میان حافظه‌های هم رده، مشابهی نداشته است.

حجم ذخیره سازی اطلاعات در این حافظه جدید، به طرز شگفت انگیزی زیاد است. در تصویر مربوط به این نوشته (که توسط دانشگاه واشینگتون تهیه شده است)، در مرکز تصویر یک جرم صورتی رنگ به اندازه یک ذره شن دیده می‌شود. این یک حافظه است، که امکان ذخیره‌سازی ۱۰ هزار گیگابایت اطلاعات را فراهم می‌آورد. این مقدار حافظه، معادل با بیش از ۲۳۰۰ عدد DVD و یا معادل با حافظه ۶۰۰ عدد گوشی تلفن همراه هوشمند است.

همان طور که می‌دانیم، طبیعت از چهار نوکلئوتید آدنین، تیمین، سایتوزین و گوانین برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌کند. با توجه به ترکیب‌های ممکن میان این بازهای آلی، عملا در ساختار DNA از اعداد مبنای ۴ برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاه می‌شود. اما در کامپیوترهای دیجیتالی امروزی، از معماری مبتنی بر مبنای دو یا باینری استفاده شده است. به همین دلیل، امکان ذخیره‌سازی اطلاعات به مراتب بیشتری در فضای بسیار کمتر، در قالب ساختار DNA وجود دارد.

اما در حافظه جدیدی که ساخته شده است، به جای استفاده از مبنای چهار، از مبنای ۳ برای ذخیره‌سازی اطلاعات در قالب DNA استفاده شده است و این باعث می‌شود که امکان بازیافت اطلاعات و یا خطایابای اطلاعات فراهم شود. به این ترتیب، اطلاعات با دقت به مراتب بیشتری نوشته و خوانده می‌شوند و مکانیزم تصحیح خطا نیز، در درون این سیستم گنجانده شده است.

هر چند، این حافظه هنوز با زمانی که در دسترس عمومی قرار بگیرد، فاصله بسیار زیادی دارد. چرا که در حال حاضر، حافظه به صورت فقط خواندنی است و امکان نوشتن برای کاربر وجود ندارد. این کار هم بسیار پر هزینه است و هم بسیار زمان بر. جالب است که هزینه نوشتن یک مگابایت اطلاعات در این ساختار برابر با ۱۲ هزار دلار (بیش از ۴۰ میلیون تومان) و هزینه خواندن یک مگابایت اطلاعات از آن، برابر با ۲۰۰ دلار (بیش از ۷۰۰ هزار تومان) است. فعلا تیم مورد اشاره، مشغول کار بر روی این موضوع است و قطعا تا زمانی که این مشکل حل نشده است، استفاده همگانی از حافظه‌های زیستی، وجود نخواهد داشت.