Dina Zielinski
1,925,018 views • 12:54

A valaha elkészített összes filmet betehetném ebbe a kis tubusba. Ha nem látják, pont ez a lényeg.

(Nevetés)

Mielőtt megértenék, hogyan lehetséges ez, fontos, hogy megértsék a felfedezés nagyságát. Manapság minden gondolatunk és cselekedetünk fotókon és videókon keresztül – még fitnesztevékenységünk is – digitális adatként raktározódik el. Eltekintve attól, amikor elfogy a hely a telefonunkon, ritkán gondolunk digitális lábnyomunkra. Azonban az emberiség együttesen több adatot hozott létre az elmúlt pár évben, mint az azt megelőző emberi történelem során.

A sok adat nagy gonddá vált. A digitális tárolás igen drága, és egyik ilyen eszközünk sem állta ki az idő próbáját. Van egy nonprofit weboldal, Internet Archívumnak hívják. Az ingyenes könyvek és filmek mellett 1996-ig visszamenőleg hozzáférhetünk weboldalakhoz. Ez nagyon csábító, ezért úgy döntöttem, visszamegyek, és megnézem a TED weboldal igen szerény indulását. Ahogy látják, meglehetősen megváltozott az elmúlt 30 évben. Ez vezetett engem a legelső TED videóhoz, még 1984-ben, ahol történetesen a Sony igazgatója magyarázta el a CD működését.

(Nevetés)

Valóban hihetetlen, hogy képesek vagyunk visszamenni az időben, és hozzáférni ehhez a pillanathoz. Az is igazán lenyűgöző, hogy 30 év és az első TED videó után még a digitális adattárolásról beszélgetünk.

Ha még 30 évet visszamegyünk, az IBM megalkotta legelső merevlemezét még 1956-ban. Itt hajózzák be egy kis közönség előtt. Egy MP3-dalnyi adatmennyiség tárolására volt képes, és több mint egy tonnát nyomott. egy megabyte 10 000 dollárért, nem hiszem, hogy bárki megvásárolná ebben a helyiségben. kivéve talán, ha gyűjtő. De ez volt a legtöbb, amire akkor képesek voltunk.

Nagyon nagy utat tettünk meg adattárolás terén. Az eszközök drámaian fejlődtek. De minden média végül elhasználódik vagy elavul. Ha valaki átadna önöknek egy flopilemezt bemutatójuk biztonsági másolatával, valószínűleg furcsán néznének rá, talán nevetnének, de semmilyen módon nem tudnák használni azt a fránya dolgot. Ezek az eszközök már nem felelnek meg adattárolási igényeinknek, bár néhánynak találhatunk új funkciót. Az összes technológia megszűnik vagy elvész végül adatainkkal, emlékeinkkel. Van egy illúzió, hogy megoldottuk a tárolás problémáját, de ez csupán a látszat. Nem aggódunk íméljeink és fotóink miatt, ott vannak a felhőben.

De a színfalak mögött a tárolás nehéz. Akárhogy is, a felhő csak egy rakás merevlemez. Azt hiszem, mondhatjuk, hogy a legtöbb digitális adatunk nem igazán életbevágó. Akár le is törölhetjük őket. De honnan tudhatnánk ma, mi is fontos valójában? Olyan sokat tanultunk az emberiség történelméről barlangrajzokból, barlangírásokból, kőtáblákról. Nyelveket fejtettünk meg a rosette-i kőről. De nem ismertük meg az egész történetet. Adataink a történetünk. Ma ez még inkább így van. Már nem írunk kőtáblára. És nem kell eldöntenünk, mi fontos most. Van egy módja, hogy mindet megőrizzük. Kiderült, hogy van egy megoldás, amely pár milliárd éve létezik már, és éppen itt van ebben a tubusban.

A DNS a természet legősibb adattárolója. Elvégre minden információt tartalmaz, amely szükséges egy emberi lény létrejöttéhez és fennmaradásához. De mi teszi a DNS-t olyan nagyszerűvé? Vegyük például a saját genomunkat. Ha kinyomtatnánk mind a hárommilliárd A-t, T-t, C-t és G-t egy szokásos betűtípussal egy általános formában, majd egymásra raknánk a lapokat, a halom magassága kb 130 méter lenne, valahol a Szabadságszobor és a Washingtoni Emlékmű között. Ha mindezeket digitális formában, nullákban és egyesekben tárolnánk, néhány giga volna. És ezt minden sejtünk tartalmazza. Több mint 30 billió sejtünk van. Értik a gondolatot: A DNS hatalmas mennyiségű információt tud tárolni rendkívül kis helyen.

A DNS nagyon hosszan fenn is marad, még csak elektromosságra sincs szüksége a tároláshoz. Ezt onnan tudjuk, hogy a tudósoknak sikerült több százezer évvel ezelőtt élt őseink DNS-ét helyreállítani. Egyikük Ötzi, a Jégember. Kiderült, hogy osztrák.

(Nevetés)

A magasban találtak rá, jól konzerválódott állapotban, Olaszország és Ausztria között a hegyekben, és mint kiderült, ma genetikai rokonai élnek Ausztriában. Úgyhogy egyikük talán Ötzi unokaöccse.

(Nevetés)

A lényeg, hogy jobb esélyünk van az információ visszanyerésére egy ősi emberi maradványból, mint egy régi telefonból. És kevésbé valószínű DNS-olvasási képességünk elvesztése, mint bármelyik emberi készüléké. Minden egyes új tárolási forma új olvasási módot is igényel. A DNS olvasására mindig képesek leszünk. Ha nem tudunk tovább szekvenálni, nagyobb gondjaink lesznek, mind az adattárolás miatt aggódni.

DNS-ben tárolni az adatokat nem új dolog. A természet ezt teszi már néhány milliárd éve. Valójában minden élőlény egy DNS-es adattároló. De hogyan tárolhatunk adatokat DNS-ben? Ez az 51-es fotó. Ez a legelső fotó, melyet a DNS-ről készítettek hozzávetőlegesen 60 évvel ezelőtt. Ez akkortájt volt, amikor az IBM azt a merevlemezt gyártotta. Valójában a digitális adattárolás és a DNS megértése együtt fejlődött. Először megtanultuk, hogyan szekvenáljunk vagy olvassuk a DNS-t, és nem sokkal utána, hogyan írjuk vagy szintetizáljuk. Ez nagyon hasonlít ahhoz, ahogy egy új nyelvet tanulunk. És most megvan a képességünk a DNS olvasására, írására és másolására. Rendszeresen végezzük ezeket a laborban. Vagyis bármi, tényleg bármi, ami nullákban és egyesekben tárolható, DNS-ben is elraktározható.

Ahhoz, hogy valamit, pl. ezt a fotót, digitálisan tudjunk tárolni, bitekké vagy bináris kódokká kell átalakítanunk. Egy fekete-fehér fotón minden képpont egy egyes vagy egy nulla. Szinte úgy írhatjuk a DNS-t, ahogy a nyomtató nyomtat levelet egy oldalra. Csupán át kell alakítanunk minden nullát és egyest A-vá, T-vé, C-vé, G-vé, majd elküldeni a szintetizáló céghez. Tehát leírjuk, elraktározzuk, és amikor hozzájuk akarunk férni adatainkhoz, csak szekvenálnunk kell.

Az érdekes része ennek, amikor eldöntjük, mely fájlokat akarjuk tárolni. Komoly tudósok vagyunk, ezért betettünk egy kéziratot az utókor számára. Egy 50 dolláros Amazon ajándékkártyát is közéjük tettünk – ne izguljanak, ezt már elküldték, és valaki dekódolta – valamint egy operációs rendszert, első filmjeink egyikét, és egy Pioneer plakettet. Néhányan talán látták ezt. Egy tipikus férfi-nő ábrázolás van rajta, és hozzávetőleges helyünk a Naprendszerben arra az esetre, ha a Pioneer űrhajó földönkívüliekkel találkozna.

Amikor eldöntöttük, mely fájlokat akarjuk kódolni, előkészítjük az adatokat, a nullákat és egyeseket A-ká, T-kké, C-kké és G-kké alakítjuk, és a szintetizáló céghez küldjük. És ezt kapjuk vissza. Adataink ebben a kis tubusban voltak. Nem kellett mást tennünk, mint újraszekvenálni őket. Ez elég egyszerűen hangzik, de amíg eljutunk egy igazán remek, szórakoztató ötlettől annak gyakorlati használhatóságáig, le kell győznünk pár nehézséget.

Nos, amíg a DNS erőteljesebb, mint bármely ember alkotta szerkezet, nem tökéletes. Van néhány gyengesége. Visszanyerjük üzenetünket a DNS szekvenálásával, de minden ilyen alkalommal elveszítjük a DNS-t. Ez egyszerűen része a szekvenálási folyamatnak. Nem akarjuk, hogy elfogyjanak adataink, de szerencsére tudjuk másolni a DNS-t. ami még olcsóbb és könnyebb is, mint szintetizálni. Teszteltünk egy módszert, amellyel 200 billió másolatot készítettünk fájljainkról, és az adatokat hibátlanul helyre tudtuk állítani. A szekvenálás hibákat is visz a DNS-ünkbe, az A-kba, T-kbe, C-kbe, G-kbe. A természetnek megvan a módszere ennek kezelésére sejtjeinkben, de a mi adataink egy tubusnyi szintetikus DNS-ben vannak, így kellett egy saját eljárás ennek a problémának a megoldására. Egy, a videoközvetítésnél használatos algoritmust mellett döntöttünk. Amikor videót közvetítünk, lényegében megpróbáljuk helyreállítani az eredeti videót, az eredeti fájlt. Amikor megpróbáljuk helyreállítani az eredeti fájlt, egyszerűen szekvenálunk. Igazából mindkét folyamat a nullák és egyesek helyreállításáról szól, adataink visszanyerése érdekében. És így kódolási stratégiánk lehetővé tette, hogy oly módon rendezzük adatainkat, amely lehetővé teszi akár milliónyi, billiónyi másolat létrehozását úgy, hogy fájljainkat mégis mind vissza tudjuk nyerni.

Ez az a film, amit elkódoltunk, az első valaha készített film egyike, és az első, amelyet 200 billiószor másoltunk DNS-be.

Miután eredményeinket közzétettük, részt vettünk egy "Kérdezz tőlem bármit"-on a redditen. Ha otthon vannak számítógépes berkekben, ismerős önöknek a weboldal [reddit.com]. A legtöbb kérdés elgondolkodtató volt. Néhány igen mulatságos. Például valaki azt kérdezte, mikor lesz ebből igazi hüvelykujj-pendrive. A helyzet az, hogy DNS-ünk már mindent tartalmaz, amely kellett ahhoz, hogy azzá váljunk, amik vagyunk. Sokkal biztonságosabb DNS-ben adatot tárolni, szintetikus DNS-ben, egy tubusban.

Adatokat DNS-be írni, és visszaolvasni nyilvánvalóan jóval időigényesebb, mint merevlemezre menteni minden fájlunkat – legalábbis idáig. Ezért kezdetben a hosszútávú adattárolásra kell a hangsúlyt helyezni. A legtöbb adat tiszavirág-életű. Nagyon nehéz eldönteni, mi fontos ma, vagy mi lesz az a jövő generációi számára. De a lényeg az, hogy nem kell ma döntenünk. Itt van az UNESCO nagyszerű "A világ emlékezete" programja. Azért hozták létre, hogy megőrizzék a történelmi anyagokat, melyeket az egész emberiség értékeiként tartanak számon. Dokumentumokat jelölnek meg a gyűjtemény részeként, beleértve az általunk kódolt filmet is. Bár ez egy csodálatos mód az emberiség örökségének megőrzésére, nem szükséges választanunk. Ahelyett, hogy megkérdeznénk a mai generációt – magunkat – vajon mi lesz fontos a jövőben, mindent eltárolhatunk a DNS-ben.

A tárolás nem csak a byte-okról szól, hanem arról is, mennyire jól tudjuk tárolni és előhívni az adatokat. Mindig volt egy feszültség aközött, mennyi adatot hozunk létre, mennyit tudunk tárolni, és mennyit tudnunk visszanyerni. Az adattárolás fejlődése folyamatosan új olvasási módokat igényelt. Többé nem vagyunk képesek a régi hordozót olvasni. Hányan vannak itt, akiknek van még lemezmeghajtójuk vagy pláne flopilemez-meghajtójuk a laptopukjban? Ez soha nem lesz probléma a DNS-sel. Ameddig itt vagyunk, a DNS is itt van, és megtaláljuk a módját, hogy szekvenáljuk.

A körülöttünk lévő világ megörökítése része az emberi természetnek. Az elmúlt 60 évben fejlődött így digitális adattárolásunk, akkor, amikor még csak elkezdtük megismerni a DNS-t. Mégis, feleannyi idő alatt hasonló fejlődést értünk el DNS-szekvenátorokkal, és amíg itt vagyunk, a DNS nem avul el.

Köszönöm.

(Taps)