Studiu: Selfie-urile vor fi înregistrate în ADN

Peste doar câțiva ani, omenirea va face mai mult de două trilioane de fotografii anual. O parte dintre ele vor rămâne pe smartphone-uri, dar majoritatea vor fi stocate în cloud, umplând hard disk-urile centrelor de date. Totuși, aceste sisteme au limitări în ceea ce privește volumul de date și durata de stocare, ca să nu mai vorbim de impactul asupra mediului înconjurător, transmite naukatv.ru.

Una dintre alternative ar putea fi stocarea imaginilor în ADN.

„Conform estimărilor noastre, un gram de ADN poate conține aproximativ 215 milioane de gigabiți de date. Acest lucru este echivalent cu 860.000 de hard disk-uri externe cu o capacitate de 250 gigabiți, fiecare conținând aproximativ 50.000 de fotografii”, spune profesorul Touradj Ebrahimi, care conduce grupul de procesare multimedia la EPFL.

Mii de ani de stocare

ADN-ul conține toate informațiile necesare organismelor pentru viață, creștere și reproducere. Și poate păstra aceste date pentru o perioadă foarte lungă de timp. În 2022, oamenii de știință au descoperit ADN în ghețarii Groenlandei cu o vechime de două milioane de ani.

Astăzi, datorită progreselor în secvențierea și sinteza ADN-ului, cercetătorii pot citi și înregistra acest „cod al vieții”. Lanțurile de ADN codifică informația genetică prin secvențe ale celor patru nucleotide: adenina (A), timina (T), citozina (C) și guanina (G).

Primul pas pentru înregistrarea datelor în ADN este transformarea formatului binar (0, 1) în secvențe de nucleotide A, T, C, G. Apoi acestea sunt unite în lanțuri de ADN și stocate în condiții adecvate. Când vine momentul să fie citite datele, procesul este repetat în ordine inversă.

JPEG DNA — standardul noii generații

Această abordare are un potențial enorm pentru arhivarea pe termen lung, dar există și obstacole. Unul dintre ele este costul ridicat, altul ar fi timpul mare necesar pentru stocarea și reproducerea datelor. Totuși, și avantajele sunt suficiente: densitate mare de înregistrare, durată lungă de viață și consum redus de energie.

Din 2014, Ebrahimi conduce Grupul Unificat de Experți în Fotografie JPEG (Joint Photographic Experts Group) și depune eforturi semnificative pentru a ține pasul cu vremurile. Standardul JPEG DNA este cel mai recent proiect de amploare al său.

„Este o adevărată provocare să reconstruim cu exactitate imaginile după codificare, sinteză, stocare, amplificare și secvențiere. Însă cu un standard acceptat la scară largă, inginerii vor putea dezvolta metode eficiente de codificare și compresie a imaginilor”, este convins profesorul.

Grupul său de cercetare a dezvoltat o procedură de codificare pentru evaluarea diferitelor metode de stocare pe bază de ADN. Aceasta include un set de imagini de referință pentru testare, criterii de comparare a metodelor, mecanisme de corectare a erorilor și tehnici de lucru cu limitările biochimice, cum ar fi frecvența și ordinea simbolurilor ADN, care pot destabiliza lanțurile.

Codificarea pentru ADN

Pentru lucrul cu fișiere multimedia deosebit de mari a fost pregătit un nou algoritm de compresie a imaginilor, care transformă eficient datele binare în secvențe de ADN. Fotografiile în format .jpg nu necesită decodare prealabilă. Algoritmul lor nu doar că este rapid și fiabil, dar necesită și mai puțin ADN sintetic, resurse de calcul reduse și asigură o calitate vizuală mai bună.

Inginerii EPFL, împreună cu comitetul JPEG, au integrat în standardul JPEG DNA atât codul sursă (pentru compresia imaginilor), cât și codificarea pentru canale zgomotoase (pentru a face programul mai rezistent la erori și a-l adapta la constrângerile biochimice ale ADN-ului).

„Datorită celor mai recente progrese în domeniul inteligenței artificiale și al învățării automate, vom putea îmbunătăți standardul JPEG DNA, perfecționând mecanismele de codificare și corectare a erorilor, păstrând în același timp compatibilitatea acestora cu sintaxa standardului și procedura de decodificare”, a concluzionat cercetătorul.

Comitetul JPEG plănuiește să prezinte standardul internațional JPEG DNA în 2026, acesta fiind deja expus în pavilionul elvețian la Expoziția Mondială din Osaka.

Acum ne puteți urmări și pe Telegram, Facebook și Instagram pentru a fi la curent cu ultimele știri.