Akárcsak egy filmben! DNS-ből készítettek processzort
Hogyan kapcsolódik össze a biológia és a számítástechnika a DNS-tárolásban történő feldolgozással?
Amlan Ganguly , a RIT Kate Gleason Műszaki Főiskola számítástechnikai osztályának vezetője és a Minnesota Egyetem kutatói egy olyan mikrofluidikus integrált áramkört terveztek, amely bonyolult műveleteket hajt végre a DNS-ben tárolt adatokon, mesterséges neurális hálózaton keresztül.
Bioszámítástechnikai tervezésük hatalmas áttörést jelent
„A nagy adatok korát éljük, amelyeket valahol tárolni kell. Nem hiszünk abban, hogy a több adattároló központ lenne a megoldás. Minden adatközpont egy városi blokk energiaellátását igényli. Így a hagyományosabb adatközpontok építése, karbantartása és üzemeltetése nem fenntartható” – mondta Ganguly, aki hozzátette, hogy a DNS-en tárolt adatok nagyrészt még egy teljesen feltáratlan terület.
„A DNS kiváló az információk tárolására, sőt, sokkal jobb, mint az elektronikus memóriamódok, mert körülbelül 3-6 nagyságrenddel kompaktabb, mint a legtöbb memóriahardverünk; sokkal megbízhatóbb és tartósabb is.”
A kutatócsoport mai munkája megalapozhatja a több millió személyes és kereskedelmi technológiai eszköz által generált hatalmas adatmennyiség tárolását. A nagyobb tárolókapacitás javíthatja az archív adatok keresését, valamint a törvényszéki vagy orvostudományi és orvosbiológiai alkalmazásokat, ahol a számítási funkcióknak kompatibilisnek kell lenniük az élő szövetekkel.
A DNS-nek és a számítástechnikának több közös funkciója van
- szekvenálás vagy adatolvasás
- adatok szintézise vagy írása.
Azáltal, hogy elkezdik az anyagokat molekuláris szinten manipulálni, a kutatók olyan módszereket fejlesztenek ki, amelyek csökkenthetik a technológiai tárolás elektronikai aspektusát, hogy növeljék a biokompatibilis és rendkívül kompakt tároló- és feldolgozórendszerek használatát.
„Azt javasoltuk, hogy a számokat specifikusan manipulált DNS-molekulákat tartalmazó oldatok koncentrációján és számítási műveleteken keresztül ábrázoljuk a DNS-molekulák manipulálásaként – olyan műveletek, mint az összeadás és szorzás, valamint a hálózati számításokhoz szükséges egyéb nemlineáris funkciók elvégezhetők. Ez a híd a tárolástól a számításig, és a DNS felhasználása a számításhoz” – mondta Ganguly.
A kutatók egy mikrofluidikus rendszer prototípusát, egy lab-on-chip eszközt terveznek. Ez egy miniatürizált rendszer, amely képes biztosítani egy mesterséges neurális hálózat kimenetét, amely egy alapvető mesterséges intelligencia-algoritmus. A mikrofluidikus eszköz érzékelőként és miniszámítógép-processzorként is funkcionál, amely egy sor kis csatornából áll, beágyazott nanotechnológiai érzékelőkkel, hogy elkülönítsék, észleljék és vonzzák a folyékony mintákban lévő molekulákat.
A Ganguly csapata egy nagyobb méretű mikrofluidikus készüléket épít a mérnöki főiskola senior tervező szakának hallgatóinak segítségével . Egy nagyobb modell segít megjeleníteni a csapat által elérni kívánt funkciókat. Végül egy új számítási struktúra kifejlesztése további környezeti előnyökkel is járhat.
„Egy ilyen DNS-szubsztrátumból készült számítógép sokkal fenntarthatóbb lesz, mint a mostani hagyományos elektronika” – mondta.
A tanulmány eredményeit a PLOS One Journal ősszel tették közzé.
Kövesse az Egészségkalauz cikkeit a Google Hírek-ben, a Facebook-on, az Instagramon vagy a Twitter-en is!
A Mesterséges Intelligencia is segíti az orvosok munkáját
