پژوهشگران مؤسسه فناوری روچستر (RIT) نوعی پردازنده میکروسیالی DNA را توسعه دادهاند که علاوهبر پردازش، دادههای ذخیرهشده در DNA را میتواند بخواند و بنویسد.
بهگزارش تکناک، پردازنده میکروسیالی DNA موسوم به «آزمایشگاه روی تراشه» از پردازش شبکه عصبی مصنوعی روی دادههای ذخیرهشده در DNA، بهویژه محلولهای میکروسیالی مولکولهای DNA دستکاریشده، پشتیبانی میکند. قابلیتهای این پردازنده DNA شامل محاسبات ریاضی و غیرخطی موردانتظار از پردازنده است و قابلیت شبکهسازی با سایر دستگاهها را دارد.
دکتر آمیت گانگولی، رئیس گروه مهندسی کامپیوتر در دانشکده مهندسی کیت گلیسون مؤسسه فناوری روچستر، بههمراه گروهش و پژوهشگران دانشگاه مینهسوتا، رهبری این تحقیق را برعهده دارد. یکی از اهداف آنها در پیشبرد محاسبات و ذخیرهسازی DNA، یافتن جایگزینی پایدارتر برای فناوریهای ذخیرهسازی دادههای بزرگ امروزی است.
گانگولی به مؤسسه فناوری روچستر گفت:
پیشنهاد ما این بود که اعداد را ازطریق غلظت محلولهای حاوی مولکولهای DNA دستکاریشده خاص و عملیات محاسباتی را بهعنوان دستکاری مولکولهای DNA نشان دهیم. عملیاتهایی مانند جمع و ضرب و سایر توابع غیرخطی ضروری برای محاسبات شبکه میتوانند انجام شوند. این پل ارتباطی بین ذخیرهسازی و محاسبات و استفاده از DNA بهعنوان وسیلهای برای انجام محاسبات است.
درحالیکه آزمایش روی پردازنده میکروسیالی DNA جدید RIT دستاوردی مهم است، باید توجه کرد که این تنها یکی از آخرین گامهای برداشتهشده بهسوی آینده محاسبات DNA کاربردی است. سال گذشته، پژوهشگران چینی تلاشهای زیادی برای ساخت DNA برنامهپذیر کردند.
با تمام صحبتهایی که درباره پردازنده میکروسیالی DNA قابلبرنامهریزی و ذخیرهسازی DNA میشود، ممکن است بهنظر برسد که وارد قلمرو دانشمندان دیوانه و سایر موضوعات علمیتخیلی شدهایم. بااینحال، دلایل محکم و قانعکنندهای برای دنبالکردن پردازش DNA و ذخیرهسازی DNA وجود دارد. ذخیرهسازی DNA علاوهبر اینکه جایگزین سازگارتر با محیطزیست است، تراکم ظرفیت بیشتری را نیز نشان میدهد.
قابلیتهای DNA بهعنوان رسانه ذخیرهسازی یا حتی منبع پردازشی، ناشی از ساختار طبیعی و خصوصیات منحصربهفرد آن است. DNA بهطور طبیعی متشکل از چهار نوکلئوتید اصلی است: آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G) و سیتوزین (C).
این نوکلئوتیدها امکان ذخیرهسازی دادهها را در مقیاس میکروسکوپی و با کارایی بیشتر از سیستم دودویی استاندارد صفر و یک فراهم میکنند. سیستم ذخیرهسازی مذکور که هماکنون استفاده میشود، دادههای دودویی را به DNA مپ میکند و از مزایای پیچیدگی افزوده برای تسهیل فرایندهای خواندن و نوشتن بهره میبرد.
تیم گانگولی پردازنده میکروسیالی DNA را ساخته است تا آینده ذخیرهسازی و محاسبات DNA را به جلو ببرد. محاسبات DNA قویتر ارائهشده در اینجا برای استفاده در بخش تجاری (مانند مراکز داده) و پزشکی (مانند تجهیزات پزشکی قانونی یا پزشکی قانونی) قرار دارد.
باتوجهبه اینکه مراکز داده حدود 1/3 درصد از تقاضای برق جهانی را تشکیل میدهند، در بلندمدت، گانگولی بر ظرفیتهای محاسبات DNA برای کاهش تأثیر زیستمحیطی ذخیرهسازی دادههای انبوه تمرکز کرد. ناگفته نماند که بهدلیل سازگاری بیولوژیکی و شبکهای فناوری، کاربردهای پزشکی درحالحاضر امیدوارکنندهتر بهنظر میرسند.
با اینکه پردازنده میکروسیالی DNA ظرفیتهای بینظیری دارد، با مشکلات خاص خود نیز روبهرو است. برای مثال، این فناوری بسیار کُند عمل میکند؛ بهطوریکه سرعت پردازش آن چندین مرتبه کمتر از فرکانسهای معمولی است. این مسئله به تأخیرهای بسیار طولانی منجر میشود. هرچند ذخیرهسازی DNA ازلحاظ اقتصادی برای نگهداری دادهها برای مدت طولانی بسیار جذاب است، بهرهبرداری عملی از آن در مقیاس بزرگ در حالت کنونی خود به تجهیزات پیشرفتهای نیاز دارد تا واقعاً کاربردی باشد.
