A RIT kutatói kifejlesztettek egy "lab-on-chip" névre keresztelt mikrofluidikus DNS-processzort, amely nemcsak számításra, hanem a DNS-ben tárolt adatok olvasására és írására is képes [h / t RIT.edu]. A prototípus eszköz támogatja a mesterséges neurális hálózati számításokat a DNS-ben tárolt adatokon, különösen a manipulált DNS-molekulák mikrofluidikai megoldásain. Ennek a DNS-CPU-nak a képességei kiterjednek a CPU-tól elvárt matematikai és nemlineáris számításokra is, és képesnek kell lennie más eszközökkel való hálózati funkciókra.
Amlan Ganguly, a Rochester Institute of Technology Kate Gleason Műszaki Főiskolájának számítástechnikai tanszékének vezetője vezeti a kutatást tanszéke és a Minnesotai Egyetem kutatói segítségével. A DNS-számítás és -tárolás egyik célja, hogy fenntarthatóbb alternatívát találjanak a mai big data technológiákkal szemben.
"Azt javasoltuk, hogy a számokat specifikusan manipulált DNS-molekulákat tartalmazó oldatok koncentrációján és számítási műveleteken keresztül reprezentáljuk, mint a DNS-molekulák manipulációját - olyan műveletek, mint az összeadás és szorzás, valamint a hálózati számításokhoz szükséges egyéb nemlineáris függvények elvégezhetők. Ez a híd a tárolástól a számításig, és a DNS használata a számítás eszközeként" - mondta Ganguly a RIT-nek.
Bár a RIT új DNS-laboratórium-on-chipje lenyűgöző teljesítmény, fontos megjegyezni, hogy ez csak a legújabb lépés a sok közül az életképes DNS-számítástechnika jövője felé. Tavaly kínai kutatókról és a programozható DNS előállítására tett sikeres kísérleteikről számoltunk be. Idén januárban foglalkoztunk a Biomemory-val is, egy startuppal, amely DNS-tárolóval szeretne betörni az adatközpontba, miközben egy kissé túlárazott 1 KB-os DNS-tárolókártyát is értékesít.
A "programozható DNS-ről" és a "DNS-tárolásról" szóló beszéd mellett úgy tűnhet, mintha őrült tudósok és más hasonló sci-fi trópusok terébe vándorolnánk. Van azonban néhány szilárd, megalapozott oka a DNS-számítástechnika és a DNS-tárolás folytatásának. Amellett, hogy sokkal környezetbarátabb alternatíva, a DNS-tárolás ígéretesnek tűnik, mivel kapacitása sokkal sűrűbb - akár 3-6 nagyságrenddel több, mint az SSD-k, az eredeti tanulmány szerint.
A DNS tárolóközegként vagy akár számítási erőforrásként való potenciálja természetes szerkezetében és tulajdonságaiban rejlik. A DNS természetesen négy bázis ATGC molekulát tartalmaz (adenin, timin, guanin és citozin). Ez hatékonyabb adattárolást tesz lehetővé, mint a bináris alapszámokhoz szükséges 0/1 alapszámok - különösen mikroszkopikus méretekkel kombinálva. Úgy tűnik, hogy az itt használt tárolórendszer még mindig binárisan térképezi fel a DNS-t, de a hozzáadott komplexitást arra használja, hogy könnyebben újraírható legyen.
Ganguly csapata készítette ezt a mikrofluidikus DNS-tároló/számítástechnikai eszközt, hogy tovább tolja a DNS-tárolás és -számítástechnika jövőjét. Az itt kínált robusztusabb DNS-számítástechnika kereskedelmi alkalmazásokban (például adatközpontokban) és orvosi alkalmazásokban (például orvosbiológiai eszközökben vagy törvényszéki orvostanban) való használatra van elhelyezve.
Hosszú távon Ganguly arra is összpontosított, hogy a DNS-számítástechnika csökkentheti a tömeges adattárolás környezeti hatásait - ami ésszerű cél, figyelembe véve, hogy az adatközpontok a globális elektromos kereslet mintegy 1,3% -át teszik ki. Természetesen az orvosbiológiai alkalmazások jelenleg a legígéretesebbnek tűnnek a technológia bio- és hálózati kompatibilitása miatt.
A DNS-számításnak és -tárolásnak azonban megvannak a maga egyedi problémái is - nevezetesen a nagyon lassú működés (nagyságrendekkel vagy szó szerinti órákkal lassabb), és így megvalósíthatatlanul magas késleltetés. Míg a DNS-tárolás gazdaságossága meglepően vonzónak bizonyulhat különösen a hosszú távú tárolás szempontjából, a jelenlegi formájában történő nagyléptékű gyakorlati felhasználása modern csúcskategóriás hardverek front-endjét igényelné, hogy használható legyen.
A kutatók DNS-ből terveznek processzort - a mikrofluidikai chip elvégzi a matematikai számításokat, és adatokat tárol a DNS-ben https://t.co/cyXCADS2gH pic.twitter.com/dle6V3XKzE
