Ερευνητές σχεδιάζουν έναν επεξεργαστή από DNA

[deniSun]

Ερευνητές του RIT ανέπτυξαν έναν μικρορευστικό επεξεργαστή DNA που ονομάστηκε "lab-on-chip", ικανό όχι μόνο για υπολογισμούς αλλά και για ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων που είναι αποθηκευμένα στο DNA [h/t RIT.edu]. Η πρωτότυπη συσκευή υποστηρίζει υπολογισμούς τεχνητών νευρωνικών δικτύων σε δεδομένα που είναι αποθηκευμένα μέσα στο DNA, συγκεκριμένα σε μικρορευστικά διαλύματα επεξεργασμένων μορίων DNA. Οι δυνατότητες αυτής της CPU DNA επεκτείνονται επίσης στους αναμενόμενους μαθηματικούς και μη γραμμικούς υπολογισμούς που θα θέλατε να δείτε από μια CPU, και θα πρέπει να είναι σε θέση να δικτυώσει τη λειτουργικότητα με άλλες συσκευές.

Ο Amlan Ganguly, επικεφαλής του τμήματος μηχανικών υπολογιστών στο Kate Gleason College of Engineering του Rochester Institute of Technology, ηγείται της έρευνας με τη βοήθεια του τμήματός του και ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα. Ένας από τους στόχους τους στην προώθηση των υπολογισμών και της αποθήκευσης του DNA είναι να βρουν μια πιο βιώσιμη εναλλακτική λύση στις σημερινές τεχνολογίες μεγάλων δεδομένων.

"Προτείναμε την αναπαράσταση των αριθμών μέσω συγκεντρώσεων διαλυμάτων που περιέχουν ειδικά επεξεργασμένα μόρια DNA και τις υπολογιστικές λειτουργίες ως χειρισμό των μορίων DNA - μπορούν να εκτελεστούν λειτουργίες όπως η πρόσθεση και ο πολλαπλασιασμός και άλλες μη γραμμικές λειτουργίες που είναι απαραίτητες για υπολογισμούς δικτύων. Αυτή είναι η γέφυρα από την αποθήκευση στον υπολογισμό και η χρήση του DNA ως όχημα για την εκτέλεση του υπολογισμού", δήλωσε ο Ganguly στο RIT.

Ενώ το νέο εργαστήριο DNA-on-chip του RIT είναι ένα εντυπωσιακό κατόρθωμα, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι είναι μόνο το τελευταίο βήμα από τα πολλά προς ένα μέλλον βιώσιμων υπολογιστών DNA. Πέρυσι, καλύψαμε τους Κινέζους ερευνητές και τις επιτυχημένες προσπάθειές τους να κατασκευάσουν προγραμματιζόμενο DNA. Αυτόν τον Ιανουάριο, καλύψαμε επίσης τη Biomemory, μια νεοσύστατη επιχείρηση που προσπαθεί να εισχωρήσει στο κέντρο δεδομένων με την αποθήκευση DNA, ενώ παράλληλα πωλεί μια κάπως υπερτιμημένη κάρτα αποθήκευσης DNA 1KB.

Με όλη αυτή τη συζήτηση για "προγραμματιζόμενο DNA" και "αποθήκευση DNA", μπορεί να ακούγεται σαν να περιπλανιόμαστε στο χώρο των τρελών επιστημόνων και άλλων τέτοιων τρόπων επιστημονικής φαντασίας. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι στέρεοι, τεκμηριωμένοι λόγοι για την επιδίωξη της υπολογιστικής και της αποθήκευσης DNA. Εκτός από το ότι είναι μια πολύ πιο φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση, η αποθήκευση DNA υπόσχεται να είναι πολύ πιο πυκνή σε χωρητικότητα - έως και 3 έως 6 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από τους SSD, σύμφωνα με την αρχική δημοσίευση.

Οι δυνατότητες του DNA ως αποθηκευτικού μέσου ή ακόμη και ως υπολογιστικού πόρου ανάγονται στη φυσική δομή και τα χαρακτηριστικά του. Το DNA αποτελείται φυσικά από τέσσερα μόρια βάσεων ATGC (αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη). Αυτό θα πρέπει να επιτρέπει την αποτελεσματικότερη αποθήκευση δεδομένων από τους αριθμούς βάσεων 0/1 που απαιτούνται με το δυαδικό σύστημα - ειδικά σε συνδυασμό με τη μικροσκοπική του κλίμακα. Το σύστημα αποθήκευσης που χρησιμοποιείται εδώ φαίνεται ότι εξακολουθεί να απεικονίζει το δυαδικό σύστημα πάνω στο DNA, αλλά χρησιμοποιεί την πρόσθετη πολυπλοκότητα για να το κάνει πιο εύκολα επανεγγράψιμο.

Η ομάδα του Ganguly κατασκεύασε αυτή τη μικρορευστική συσκευή αποθήκευσης/υπολογισμού DNA για να προωθήσει περαιτέρω το μέλλον της αποθήκευσης και του υπολογισμού του DNA. Ο πιο ισχυρός υπολογισμός DNA που προσφέρεται εδώ προορίζεται για χρήση σε εμπορικές εφαρμογές (όπως κέντρα δεδομένων) και ιατρικές εφαρμογές (όπως βιοϊατρικές συσκευές ή εγκληματολογία).

Μακροπρόθεσμα, ο Ganguly επικεντρώθηκε επίσης στις δυνατότητες του υπολογισμού DNA να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μαζικής αποθήκευσης δεδομένων - ένας λογικός στόχος, λαμβάνοντας υπόψη ότι τα κέντρα δεδομένων αποτελούν περίπου το 1,3% της παγκόσμιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Φυσικά, οι βιοϊατρικές εφαρμογές φαίνονται πιο υποσχόμενες αυτή τη στιγμή λόγω της συμβατότητας της τεχνολογίας με τη βιολογία και τη δικτύωση.

Ωστόσο, ο υπολογισμός και η αποθήκευση του DNA συνοδεύονται επίσης από τα δικά τους μοναδικά ζητήματα- συγκεκριμένα, την πολύ αργή λειτουργία (τάξεις μεγέθους ή κυριολεκτικά ώρες πιο αργή) και, ως εκ τούτου, την απίστευτα υψηλή καθυστέρηση. Αν και τα οικονομικά της αποθήκευσης DNA θα μπορούσαν να αποδειχθούν εκπληκτικά ελκυστικά ειδικά για τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση, η πρακτική χρήση της σε μεγάλη κλίμακα στην τρέχουσα μορφή της θα απαιτούσε ένα front-end σύγχρονου υλικού υψηλής τεχνολογίας για να είναι αξιοποιήσιμη.

πηγή via DeepL

[Pixel 57]

Καλή η χωρητικότητα αλλά η ταχύτητα ανάγνωσης μετριέται σε ώρες αντί για nsec. Έχει πάρα πολύ δρόμο ακόμα για πρακτικές εφαρμογές.

[dpap76]

Αυτόν τον Ιανουάριο, καλύψαμε επίσης τη Biomemory, μια νεοσύστατη επιχείρηση που προσπαθεί να εισχωρήσει στο κέντρο δεδομένων με την αποθήκευση DNA, ενώ παράλληλα πωλεί μια κάπως υπερτιμημένη κάρτα αποθήκευσης DNA 1KB.

https://www.biomemory.com/product-page

$1000 για 1KB ... αυτό θα πεί VFM!

κατά τα άλλα πολύ ενδιαφέρουσα είδηση. Παρότι ο κόσμος πάει κατά διαόλου η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται

[Freak]

Μπορεί και να κολλήσουν αυτά τα DNA τσιπάκια με Κόβιντ, οπότε τι θα κάνουμε ??