ساخت پردازنده میکروسیال با قابلیت ذخیره داده ها در DNA

محققان موسسه فناوری روچستر (RIT) یک پردازشگر DNA میکروسیالی ساخته اند که علاوه بر پردازش، می تواند داده های ذخیره شده در DNA را بخواند و بنویسد.

TechNock گزارش می دهد که پردازنده میکروسیال DNA آزمایشگاه روی تراشه از پردازش شبکه عصبی مصنوعی بر روی داده های ذخیره شده در DNA، به ویژه محلول های میکروسیالی مولکول های DNA مهندسی شده، پشتیبانی می کند. از قابلیت های این پردازنده DNA می توان به محاسبات ریاضی و غیر خطی مورد انتظار از پردازنده اشاره کرد و قابلیت شبکه سازی با دستگاه های دیگر را نیز دارد.

دکتر آمیت گانگولی، رئیس دپارتمان مهندسی کامپیوتر در دانشکده مهندسی کیت گلیسون مؤسسه فناوری روچستر، به همراه تیم و محققان خود در دانشگاه مینه‌سوتا این تحقیق را رهبری کرد. یکی از اهداف آنها در پیشبرد محاسبات و ذخیره سازی DNA، یافتن جایگزین پایدارتری برای فناوری های ذخیره سازی کلان داده های امروزی است.

گانگولی به موسسه فناوری روچستر گفت.

پیشنهاد ما این بود که اعداد را با غلظت محلول های حاوی مولکول های DNA مهندسی شده خاص و عملیات محاسباتی به عنوان دستکاری مولکول های DNA نشان دهیم. عملیاتی مانند جمع و ضرب و سایر توابع غیر خطی لازم برای محاسبات شبکه قابل انجام است. این پل بین ذخیره سازی و محاسبات و استفاده از DNA به عنوان وسیله ای برای محاسبه است.

در حین آزمایش روی پردازنده میکروسیال DNA جدید RIT یک دستاورد مهم، لازم به ذکر است که این تنها یکی از آخرین گام های برداشته شده به سمت آینده محاسبات DNA کاربردی است. سال گذشته، محققان چینی تلاش های زیادی برای ساخت DNA قابل برنامه ریزی انجام دادند.

با تمام صحبت هایی که در مورد پردازنده میکروسیال DNA قابل برنامه ریزی و ذخیره سازی DNA وجود دارد، ممکن است به نظر برسد که در حال ورود به حوزه دانشمندان دیوانه و دیگر داستان های علمی تخیلی هستیم. با این حال، دلایل قوی و قانع کننده ای برای پیگیری پردازش DNA و ذخیره سازی DNA وجود دارد. ذخیره سازی DNA علاوه بر اینکه جایگزینی سازگارتر با محیط زیست است، چگالی ظرفیت بیشتری را نیز ارائه می دهد.

قابلیت های DNA به عنوان یک رسانه ذخیره سازی یا حتی یک منبع پردازش به دلیل ساختار طبیعی و خواص منحصر به فرد آن است. DNA به طور طبیعی از چهار نوکلئوتید اصلی تشکیل شده است: آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G) و سیتوزین (C).

این نوکلئوتیدها امکان ذخیره داده ها را در مقیاس میکروسکوپی و با کارایی بیشتر نسبت به سیستم دوتایی استاندارد صفر و یک فراهم می کنند. سیستم ذخیره سازی که در حال حاضر استفاده می شود، داده های باینری را به DNA نگاشت می کند و از پیچیدگی اضافه برای تسهیل فرآیندهای خواندن و نوشتن بهره می برد.

تیم Ganguly یک پردازنده microfluidic DNA را برای پیشبرد آینده ذخیره سازی و محاسبات DNA توسعه داده است. محاسبات DNA قوی تر ارائه شده در اینجا برای استفاده در بخش های تجاری (مانند مراکز داده) و پزشکی (مانند پزشکی قانونی یا تجهیزات پزشکی قانونی) در نظر گرفته شده است.

با توجه به اینکه مراکز داده حدود 1.3 درصد تقاضای جهانی برق را تشکیل می دهند، در درازمدت، Ganguly بر روی قابلیت های محاسبات DNA برای کاهش اثرات زیست محیطی ذخیره سازی عظیم داده ها تمرکز کرد. ناگفته نماند که به دلیل سازگاری بیولوژیکی و شبکه ای این فناوری، کاربردهای پزشکی در حال حاضر امیدوارکننده تر به نظر می رسد.

اگرچه پردازنده میکروسیال DNA دارای قابلیت های منحصر به فردی است، اما با مشکلات خاص خود نیز مواجه است. به عنوان مثال، این فناوری بسیار کند است. به طوری که سرعت پردازش آن چندین برابر کمتر از فرکانس های معمولی است. این منجر به تاخیرهای بسیار طولانی می شود. اگرچه ذخیره‌سازی DNA برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌ها از نظر اقتصادی جذاب است، اما بهره‌برداری عملی از آن در مقیاس بزرگ در وضعیت فعلی، نیازمند تجهیزات پیشرفته‌ای است تا واقعاً کاربردی باشد.

مقاله ساخت پردازنده میکروسیالی با قابلیت ذخیره داده در DNA برای اولین بار در خبرجو – اخبار دنیای فناوری. ظاهر شد.