Изследователи от Университета на Северна Каролина и Университета Джонс Хопкинс са разработили нова технология, която комбинира функции за съхранение и изчисления на данни, използвайки ДНК вместо традиционната електроника. Технологията е в състояние да извършва редица операции — съхранение, извличане, изчисление, изтриване и пренаписване на данни — всичко това чрез манипулиране на молекули ДНК.
Новата ДНК технология, представена в статията „Първичен двигател за съхранение и изчисления с ДНК“, публикувана в списание Nature Nanotechnology, предлага ново измерение на възможностите за обработка на информация. В традиционните компютърни системи, съхранението и обработката на данни са разделени и се извършват от различни компоненти. Но изследователите са създали система, която интегрира тези функции в една платформа, използвайки ДНК, което до сега е било предизвикателство.
Алберт Кеунг, ръководител на проекта и доцент по химическо и биомолекулярно инженерство в NC State, обяснява: „В конвенционалните компютърни технологии приемаме за даденост, че начините за съхранение и обработка на данни са съвместими помежду си. Но в действителност, тези процеси се извършват в различни части на компютъра и съвременните компютри са мрежа от сложни технологии.“ Той добавя, че предизвикателството на изчисленията с ДНК е в това как да се осъществят всички тези операции, когато данните са съхранявани под формата на нуклеинови киселини.
Създаването на новата технология е възможно благодарение на напредналите методи за производство на меки полимерни материали с уникални морфологии. Изследователите от NC State, водени от Орлин Велев, професор по химическо и биомолекулярно инженерство, са разработили дендреколоиди — полимерни структури, които започват на микромащаб и се разклоняват по йерархичен начин, образувайки мрежа от нанофибри. Тази структура с голяма повърхностна площ позволява ефективно съхранение на ДНК без загуба на данни.
Кеунг пояснява: „Можете да съхраните данни, еквивалентни на хиляда лаптопа, в ДНК базирано съхранение с размерите на гумичка за молив.“ Способността да се различава информацията от ДНК на нанофибрилите позволява извършването на функции, подобни на тези, които предлагат електронни устройства.
Технологията не само съхранява данни, но също така позволява извършването на сложни операции като копиране, изтриване и пренаписване на информация, без да се повреди самата ДНК. Кевин Лин, първи автор на статията и бивш докторант в NC State, подчертава: „Можем да копираме информация от ДНК директно от повърхността на материала, без да повреждаме ДНК-то. Можем също така да изтриваме целенасочени участъци от ДНК и след това да пренаписваме върху същата повърхност.“
Проектът е подкрепен от множество експерти и институции. Адриана Сан Мигел от NC State е интегрирала материалите в микрофлуидни канали, които насочват потока на нуклеинови киселини и реагенти. Лабораторията на Уинстън Тийм в Johns Hopkins е допринесла с опит в нанопорната секвениране, а лабораторията на Джеймс Тък в NC State е разработила алгоритми за преобразуване на данни в нуклеинови киселини и обратно.
Изследователите демонстрират, че новата технология, наречена „първичен двигател за съхранение и изчисления с ДНК“, е способна да решава прости задачи от судоку и шахмат, което предполага, че тя може да съхранява данни безопасно за хиляди години без деградация.
Орлин Велев добавя: „Дендреколоидният хост материал сам по себе си е сравнително евтин и лесен за производство.“ Технологията е предизвикала голямо вълнение в областта на молекулярното съхранение на данни и изчисления, и Кеунг се надява, че разработките им ще вдъхновят ново поколение в молекулярното изчисление.
Четете още на : Български учени разчитат ДНК на микроорганизмите в бирата.
