מגזין הטכניון | סתיו 2019

23 הכלכלי והסביבתי, שכן כיום אחראיות חוות השרתים - מפליטת 2%- מחסני המידע המשרתים את כולנו - לכ הפחמן העולמית (שיעור דומה לפליטה המצטברת של מצריכת החשמל (יותר 3%- כל המטוסים בעולם) ולכ מצריכת החשמל של בריטניה כולה). שיטות האחסון הנוהגות כיום סובלות מחסרונות נוספים: תפיסה של שטחים נרחבים מאדמת כדור הארץ, תוחלת חיים של עשרות שנים לכל היותר במדיה מגנטית, ומיצוי אפשרויות המזעור של התקני האחסון. על רקע כל אלה מתפתחת בעשור האחרון גישה טכנולוגית חדשה ומהפכנית: אחסון מידע בדי-אן-איי. את הרעיון הגה הפיזיקאי פרופ’ ריצ’רד פיינמן עוד , אבל שתי פריצות הדרך היישומיות בתחום 1959- ב שנה במאמריהם של 50- התרחשו רק כעבור יותר מ וניק גולדמן MIT ג’ורג’ צ’רץ’ מאוניברסיטת הרווארד ו- מהמרכז האירופי לביואינפורמטיקה. מאז אוחסנו בדי- 2017 אן-איי ספרים, סרטים, נאומים ותמונות, ובשנת פרסם פרופ’ יניב ארליך מאוניברסיטת קולומביה מאמר משמעותי בתחום. הרעיון הבסיסי בקידוד מידע על די-אן-איי הוא זה: מולקולת הדי-אן-איי היא שרשרת המורכבת מחוליות הנקראות נוקלאוטידים. הנוקלאוטידים נחלקים . כדי T ו- A , C , G לארבעה סוגים המסומנים באותיות לאחסן מידע בדי-אן-איי יש לתרגם כל רצף בינארי ) לרצף המורכב מאותיות אלה. 1- ו 0 (המורכב מהסימנים בשלב הבא מיוצרות, בתהליך הקרוי סינתזה, מולקולות די-אן-איי ממשיות המייצגות את הרצפים. כדי לקרוא את המידע יש לרצף את מולקולות הדי-אן-איי. ריצוף זה מייצר פלט המייצג את רצף הנוקלאוטידים המרכיב כל מולקולה בקלט, ואת הפלט האמור מתרגמים לרצף בינארי המייצג את ההודעה המקורית שקודדה. לאחסון מידע על די-אן-איי יש יתרונות משמעותיים, ולהלן שלושה מהם: מהפכה באחסון מידע על די-אן-איי פרופ’ רועי עמית ענבל וקנין ליאון ענבי ד”ר אורנה עטאר - כלומר צריכת החשמל העלות האנרגטית והכלכלית ופליטת הפחמן בשלב האחסון - אפסיות. במילים אחרות, מדובר בפתרון שיצמצם משמעותית את העלות הגלובלית של האחסון ואת נזקיו האקולוגיים. . האדם כבר תוחלת החיים של די-אן-איי עצומה אלף שנה 30 הצליח לשחזר די-אן-איי אנושי בן אלף שנה. 700 ודי-אן-איי שמקורו בסוס שחי לפני אלה מספרים שונים מאוד מעשרות שנות שרידות המאפיינות מדיה מגנטית. . המעבר מהתקנים דיגיטליים לדי-אן-איי מגדיל מזעור בכמה סדרי גודל את כמות המידע המאוחסן ביחידת נפח נתונה. עם זאת, אחסון על די-אן-איי הוא אתגר טכנולוגי מורכב מאוד. בתחום קריאת המידע (ריצוף) חלה התקדמות עצומה בעקבות מהפכת הגנום, אולם בכתיבת המידע עדיין ניצבים קשיים טכנולוגיים משמעותיים. לכן )1( : חשובים כל כך ההישגים הבאים במחקר הנוכחי הגדלה של מספר האותיות המשמשות לקידוד המידע (מעבר לארבע האותיות המקוריות), שמגדילה את ) הפחתה משמעותית 2( ; צפיפות המידע המאוחסן בסבבי הסינתזה הנדרשים לאגירת המידע בדי-אן-איי; ) שיפור מנגנון תיקון השגיאות בקוד. 3( החוקרים מציינים כי “לטכנולוגיה שהצגנו במאמר יש פוטנציאל לייעל תהליכים נוספים בביולוגיה סינתטית ובביוטכנולוגיה. אנו מאמינים שבשנים הקרובות נראה עלייה משמעותית בשימוש בדי-אן-איי סינתטי במחקר ובתעשייה.” הדי-אן-איי המלאכותי ששימש את החוקרים יוצר האמריקאית המעסיקה Twist Bioscience על ידי קבוצת פיתוח בתל אביב, ורוצף במרכז הגנומי של הטכניון. המחקר נתמך חלקית על ידי תוכנית המסגרת של האיחוד האירופי. במחקר השתתפו Horizon 2020 גם ד”ר אורנה עטאר ותלמידת המחקר ענבל וקנין.