Laclavedefa

Latest News Updates

Поприветствуйте эпибит, новый подход к хранению данных ДНК

Поприветствуйте эпибит, новый подход к хранению данных ДНК


Ученые разработали новый подход к использованию ДНК в качестве носителя данных, сокращая стоимость и время записи в биологическое вещество.

На протяжении десятилетий ученые изучали потенциал дезоксирибонуклеиновой кислоты, содержащей генетические инструкции развития и функционирования организма, в качестве материала для хранения данных благодаря ее феноменальной плотности информации.

Теоретически один грамм ДНК может хранить 215 000 терабайт данных, но с момента первой демонстрации потенциала хранения данных ученые изо всех сил пытались показать, как он может стать частью практической вычислительной системы.

Хорошо зарекомендовавшие себя методы основаны на создании последовательностей ДНК с нуля для создания среды хранения ДНК. Процесс, известный как «de novo», требует много времени, дорог и подвержен ошибкам.

Исследователи уже разработали другие методы хранения данных непосредственно в ДНК живых клеток бактерий с помощью электромагнитного метода.

Однако текущие исследования идут еще дальше, используя естественное метилирование — процесс, который является частью эпигенетической модификации ДНК, которая происходит в течение жизни человека, а не между поколениями.

В статье в журнале Nature на этой неделе доцент Пекинского университета Ченг Чжан и его коллеги описывают демонстрацию кодирования данных в так называемых «эпибитах» и воспроизведения изображения китайского трения (16 833 бита) и фотографии панды ( 252 504 бита) с использованием метода без синтеза. Они утверждают, что он способен кодировать и считывать данные со значительно более высокой скоростью по сравнению с более ранними подходами.

В сопроводительной статье исследователи компьютерных наук из Вашингтонского университета Карина Имбургия и Джефф Нивала заявили, что команда Чжана обозначила «новое направление в хранении данных на основе ДНК, которое потенциально может обойти временные и финансовые ограничения традиционных подходов».

Помимо улучшения производительности хранилища ДНК, исследователи также расширили его удобство использования. Они создали платформу под названием iDNAdrive и показали, что 60 добровольцев с разным академическим образованием могут использовать ее для ручного кодирования примерно 5000 бит текстовых данных.

«Наша структура представляет собой новый метод хранения данных ДНК, который является параллельным, программируемым, стабильным и масштабируемым. Такой нетрадиционный метод открывает возможности для практического хранения данных и двухрежимных функций данных в биомолекулярных системах», — говорят авторы.

«Поскольку хранение данных ДНК вступает в зарю коммерциализации, структура epi-bit демонстрирует потенциальные направления в параллельном хранении молекулярной информации с заранее изготовленной модульностью».

Однако предстоит пройти долгий путь, прежде чем эта технология сможет конкурировать с обычными вычислениями. Во-первых, это скорость. Даже несмотря на усилия по повышению скорости с использованием эпибитных штрих-кодов вместо штрих-кодов с последовательностями ДНК и автоматизированной платформы для обработки жидкостей, скорость записи данных составляла 40 бит в секунду. Можно ожидать, что SSD будет читать и писать со скоростью 200–550 МБ/с.

Между тем, Имбургия и Нивала указывают на вопросы о долгосрочной стабильности метиловых меток, созданных с помощью этой техники.

Еще больше проблем предстоит решить при использовании технологии создания оперативной памяти, которая обеспечивает произвольный доступ к любой части хранимых данных. «В системе epi-bit всю базу данных необходимо будет секвенировать для доступа к любому подмножеству файлов, что было бы неэффективно при использовании секвенирования нанопор».

По словам комментаторов, хотя стоимость подхода «эпибит» выше, чем стоимость современных систем обработки данных ДНК, это препятствие можно преодолеть за счет дальнейшей оптимизации и автоматизации процессов. ®



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *