Tháng 09, 2019
Thứ hai
Thứ Ba, ngày 26/06/2018 18:32 PM (GMT+7)

Máy tính sử dụng DNA: Gợi giấc mơ xưa!

Vào những năm 1990, ngành công nghệ IT của Mỹ đã nảy sinh ý tưởng về những chiếc máy tính sử dụng DNA, và đến nay thì họ đang khởi động lại dự án trên quy mô toàn cầu sau gần 30 năm ấp ủ giấc mơ.

Dự án có bí danh MIST, là đề xuất của Cơ quan Hoạt động dự án tình báo công nghệ cao (Intelligence Advanced Research Projects Activity  - IARPA), một cơ quan của Cục Tình báo Quốc gia Mỹ, nhằm mục tiêu giảm thiểu tối đa hiệu ứng sinh thái (và cả kinh tế) của khối lượng dữ liệu nay đã trở nên khổng lồ.

Máy tính sử dụng DNA: Gợi giấc mơ xưa! - 1

Được biết, chi phí năng lượng và môi trường của việc quản lý thông tin được tạo ra bởi các mạng toàn cầu, được lưu trữ trong các "trang trại dữ liệu" khổng lồ (Datacenters), sẽ không còn bền vững được nữa trong vòng 10 năm tới. Và DNA, phân tử mã hóa di truyền của cuộc sống, có thể trở thành yếu tố thay thế.

Cũng cần biết rằng, chỉ trong năm 2016, tất cả các trung tâm dữ liệu đã sử dụng đến 416 teraWatt giờ mà hết một nửa trong đó là cho hệ thống làm mát, tức là hết 3 % số năng lượng tiêu thụ toàn cầu, chịu trách nhiệm cho 2 % lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu (theo khảo sát của tờ The Independent). Đó là chưa kể đến hàng tỷ đô la cho việc xây dựng và bảo trì hàng năm cho các trung tâm dữ liệu này và sự cạn kiệt tài nguyên khai thác liên quan đến việc sản xuất chip silicon.

Theo dự báo của IDC (Trung tâm Dữ liệu Internet), vào năm 2025, sản lượng dữ liệu lưu trữ và truyền tải toàn cầu sẽ là 163 tỷ teraoctet. (Octet là một đơn vị thông tin trong điện toán và viễn thông gồm có 8 bit.)

Trong khi đó, DNA cũng là một công nghệ lưu trữ, đã có mặt trên "thị trường" kể từ 3,7 tỷ năm trước, từ khi bắt đầu có các sinh vật mang DNA, đại phân tử này nằm ở trung tâm của mỗi tế bào, nắm giữ thông tin di truyền dưới dạng một chuỗi rất dài gồm bốn ký tự A, C, G , T. Nhiễm sắc thể dài nhất của con người là một phân tử DNA mà nếu trải ra sẽ dài đến 7 cm, chứa một "cụm từ" tới 220 triệu ký tự.

Trên thực tế, chỉ cần bốn chữ cái là quá đủ để mã hóa mọi thứ (trong kỹ thuật số chỉ sử dụng hai số 0 và 1) và về mặt lý thuyết, một gam DNA có thể chứa đến 450 exaoctet, tức 450 triệu chiếc đĩa cứng có dung lượng 1 teraoctet

Và ngoài ra, còn hơn thế nữa, chuỗi "polymer" này do có cùng tính chất hóa học như nhựa, cellulose hoặc cao su nên rất bền và có thể không bị thay đổi trong hàng trăm năm vì nhiệt độ và áp suất chung quanh, lại được bảo vệ khỏi bức xạ và phản ứng của hóa chất.

IARPA ước tính rằng một trung tâm dữ liệu DNA có dung lượng lưu trữ tương tự với các "bunker" khổng lồ của Google, Amazon, Facebook v.v… sẽ thích hợp chỉ trong một đơn vị thiết bị và chi phí ít hơn 1 triệu đô la mỗi năm! Vấn đề chỉ là hiện chưa có công nghệ DNA quy mô đạt yêu cầu dự kiến.

Trong thực tế, các nguyên tắc của một máy tính DNA đã được thiết lập và phòng thí nghiệm nguyên mẫu đã được xây dựng. Với phương pháp tự động được phát triển do Genetics, các nhà khoa học đã xử lý từng ký tự một của DNA, chép thành từng đoạn rất dài và thực hiện các phép tính bằng cách trộn lẫn và tương tác làm cho DNA trở thành có khả năng thực hiện đầy đủ vai trò của RAM hiện tại.

Hiện IARPA đang kêu gọi sự chung tay góp sức của các nhà khoa học toàn cầu mà giai đoạn đầu tiên của dự án (4 năm tới) sẽ là một hệ thống có khả năng viết 1 teraoctet (1000 gigaoctet) và đọc 10 teraoctet mỗi ngày. Nếu mọi việc thuận lợi, và nếu dự án khả thi về mặt kinh tế, thì Trung tâm DNA đầu tiên có thể sẽ xuất hiện chỉ trong vòng một thập kỷ.

Bùi Kim Sơn (IARPA Review)

Tin đọc nhiều

Điều gì xảy ra nếu vũ trụ co lại? Kể từ khi được hình thành, vũ trụ bắt đầu giãn nở nhiều hơn....
Nếu có hai Mặt Trăng, sự sống trên Trái Đất liệu có tồn tại? Nếu Trái Đất có hai Mặt Trăng, ban đêm sẽ trở nên rất sáng...
Điều gì xảy ra nếu mang Mặt Trời xuống Trái Đất? Mặt Trời là ngôi sao lớn nhất trong hệ Mặt Trời, tồn tại ở...
Hết chỗ, con người sẽ sống ở đâu trên Hỏa tinh? Để mang con người đến sinh sống ở Hỏa tinh, các nhà khoa học...