হ্যালো! DNA অণুতে বিশ্বের প্রথম স্বয়ংক্রিয় ডেটা স্টোরেজ

মাইক্রোসফ্ট এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা কৃত্রিমভাবে তৈরি ডিএনএর জন্য প্রথম সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয়, পাঠযোগ্য ডেটা স্টোরেজ সিস্টেম প্রদর্শন করেছেন। গবেষণা ল্যাব থেকে বাণিজ্যিক ডেটা সেন্টারে নতুন প্রযুক্তি স্থানান্তরের দিকে এটি একটি মূল পদক্ষেপ।

বিকাশকারীরা একটি সাধারণ পরীক্ষার মাধ্যমে ধারণাটি প্রমাণ করেছেন: তারা সফলভাবে "হ্যালো" শব্দটিকে একটি সিন্থেটিক ডিএনএ অণুর টুকরোতে এনকোড করেছে এবং সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় এন্ড-টু-এন্ড সিস্টেম ব্যবহার করে এটিকে আবার ডিজিটাল ডেটাতে রূপান্তর করেছে, যা বর্ণনা করা হয়েছে প্রবন্ধ, 21 মার্চ প্রকৃতি বৈজ্ঞানিক প্রতিবেদনে প্রকাশিত।

এই নিবন্ধটি আমাদের ওয়েবসাইটে আছে.

ডিএনএ অণুগুলি খুব উচ্চ ঘনত্বে ডিজিটাল তথ্য সঞ্চয় করতে পারে, অর্থাৎ, ভৌত স্থানে যা আধুনিক ডেটা সেন্টারের দখলের চেয়ে অনেক কম মাত্রার। ব্যবসার রেকর্ড এবং সুন্দর প্রাণীদের ভিডিও থেকে শুরু করে মেডিক্যাল ফটোগ্রাফ এবং মহাকাশ থেকে ছবি পর্যন্ত বিশ্ব প্রতিদিন যে বিপুল পরিমাণ ডেটা তৈরি করে তা সঞ্চয় করার জন্য এটি একটি প্রতিশ্রুতিশীল সমাধান।

মাইক্রোসফ্ট এর মধ্যে সম্ভাব্য ব্যবধান পূরণ করার উপায়গুলি অন্বেষণ করছে আমরা যে পরিমাণ ডেটা উৎপাদন করি এবং আমরা সংরক্ষণ করতে চাই, এবং তাদের সংরক্ষণ করার আমাদের ক্ষমতা। এই পদ্ধতিগুলির মধ্যে অ্যালগরিদম এবং আণবিক কম্পিউটিং প্রযুক্তির বিকাশ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে কৃত্রিম ডিএনএতে ডেটা এনকোডিং. এটি একটি বৃহৎ আধুনিক ডেটা সেন্টারে সংরক্ষিত সমস্ত তথ্যকে মোটামুটিভাবে বেশ কয়েকটি ডাইসের আকারের জায়গায় ফিট করার অনুমতি দেবে।

"আমাদের মূল লক্ষ্য হল এমন একটি সিস্টেম চালু করা যা, শেষ ব্যবহারকারীর কাছে, অন্য যেকোনো ক্লাউড স্টোরেজ সিস্টেমের মতোই দেখাবে: তথ্য ডেটা সেন্টারে পাঠানো হয় এবং সেখানে সংরক্ষণ করা হয়, এবং তারপরে ক্লায়েন্টের প্রয়োজন হলে এটি কেবল প্রদর্শিত হয়, ” বলছেন সিনিয়র মাইক্রোসফট গবেষক কারিন স্ট্রস। "এটি করার জন্য, আমাদের প্রমাণ করতে হবে যে এটি একটি অটোমেশন দৃষ্টিকোণ থেকে ব্যবহারিক অর্থ তৈরি করেছে।"

তথ্যটি মানুষ বা অন্যান্য জীবন্ত বস্তুর ডিএনএ না করে একটি পরীক্ষাগারে তৈরি সিন্থেটিক ডিএনএ অণুতে সংরক্ষণ করা হয় এবং সিস্টেমে পাঠানোর আগে এনক্রিপ্ট করা যেতে পারে। যদিও জটিল মেশিনগুলি যেমন সিন্থেসাইজার এবং সিকোয়েন্সারগুলি ইতিমধ্যেই প্রক্রিয়াটির মূল অংশগুলি সম্পাদন করে, তবে অনেক মধ্যবর্তী ধাপের জন্য এখন পর্যন্ত গবেষণা ল্যাবরেটরিতে কায়িক শ্রম প্রয়োজন। ইউএসএফের পল অ্যালেন স্কুল অফ কম্পিউটার সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সিনিয়র রিসার্চ ফেলো ক্রিস তাকাহাশি বলেন, "এটি বাণিজ্যিক ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয়"পল জি অ্যালেন স্কুল অফ কম্পিউটার সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং).

তাকাহাশি ব্যাখ্যা করেছেন, "আপনি ডেটা সেন্টারের চারপাশে পিপেট নিয়ে দৌড়াতে পারবেন না, এটি মানুষের ত্রুটির জন্য খুব প্রবণ, এটি খুব ব্যয়বহুল এবং এটি খুব বেশি জায়গা নেয়," তাকাহাশি ব্যাখ্যা করেছিলেন।

এই ডেটা স্টোরেজ পদ্ধতিটি বাণিজ্যিকভাবে বোঝার জন্য, উভয় ডিএনএ সংশ্লেষণের খরচ - অর্থপূর্ণ ক্রমগুলির মৌলিক বিল্ডিং ব্লক তৈরি করা - এবং সঞ্চিত তথ্য পড়ার জন্য প্রয়োজনীয় সিকোয়েন্সিং প্রক্রিয়াটি অবশ্যই হ্রাস করতে হবে। গবেষকরা বলছেন এই দিক দ্রুত উন্নয়ন.

মাইক্রোসফ্ট গবেষকদের মতে, অটোমেশন হল ধাঁধার আরেকটি মূল অংশ, যা বাণিজ্যিক স্কেলে ডেটা স্টোরেজ এবং আরও সাশ্রয়ী করে তোলে।

নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, ডিএনএ আধুনিক আর্কাইভাল স্টোরেজ সিস্টেমের তুলনায় অনেক বেশি সময় ধরে থাকতে পারে, যা কয়েক দশক ধরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। কিছু ডিএনএ হাজার হাজার বছর ধরে আদর্শের চেয়ে কম অবস্থায় টিকে থাকতে পেরেছে - ম্যামথ টস্কে এবং প্রাথমিক মানুষের হাড়ে। এর মানে হল যে যতক্ষণ মানবতা আছে ততক্ষণ এইভাবে ডেটা সংরক্ষণ করা যেতে পারে।

স্বয়ংক্রিয় ডিএনএ স্টোরেজ সিস্টেম মাইক্রোসফ্ট এবং ইউনিভার্সিটি অফ ওয়াশিংটন (UW) দ্বারা তৈরি সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে। এটি ডিজিটাল ডেটার একটি এবং শূন্যকে নিউক্লিওটাইডের (A, T, C এবং G) ক্রমগুলিতে রূপান্তরিত করে, যা ডিএনএর "বিল্ডিং ব্লক"। সিন্থেসাইজারে প্রয়োজনীয় তরল এবং বিকারক সরবরাহ করার জন্য সিস্টেমটি তারপরে সস্তা, বেশিরভাগই অফ-দ্য-শেল্ফ, ল্যাবরেটরি সরঞ্জাম ব্যবহার করে, যা গড়া ডিএনএ টুকরা সংগ্রহ করে এবং একটি স্টোরেজ পাত্রে রাখে।

যখন সিস্টেমের তথ্য আহরণের প্রয়োজন হয়, তখন এটি সঠিকভাবে ডিএনএ প্রস্তুত করতে অন্যান্য রাসায়নিক যোগ করে এবং সিস্টেমের এমন কিছু অংশে তরলগুলিকে ঠেলে দিতে মাইক্রোফ্লুইডিক পাম্প ব্যবহার করে যা ডিএনএ অণুর ক্রমগুলি পড়ে এবং কম্পিউটার বুঝতে পারে এমন তথ্যে রূপান্তর করে। গবেষকরা বলছেন যে প্রকল্পের লক্ষ্য প্রমাণ করা ছিল না যে সিস্টেমটি দ্রুত বা সস্তায় কাজ করতে পারে, তবে কেবল এটি দেখানো যে অটোমেশন সম্ভব ছিল।

একটি স্বয়ংক্রিয় ডিএনএ স্টোরেজ সিস্টেমের সবচেয়ে সুস্পষ্ট সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল যে এটি বিজ্ঞানীদের রিএজেন্টের বোতলগুলির অনুসন্ধানে সময় নষ্ট না করে বা টেস্টটিউবে তরলের ফোঁটা যুক্ত করার একঘেয়েমি ছাড়া জটিল সমস্যাগুলি সমাধান করতে মুক্ত করে।

"পুনরাবৃত্তিমূলক কাজ করার জন্য একটি স্বয়ংক্রিয় সিস্টেম থাকা ল্যাবগুলিকে সরাসরি গবেষণায় ফোকাস করতে এবং দ্রুত উদ্ভাবনের জন্য নতুন কৌশল বিকাশ করতে দেয়," মাইক্রোসফ্ট গবেষক বিহলিন নগুয়েন বলেছেন।

আণবিক তথ্য সিস্টেমের ল্যাবরেটরি থেকে দল আণবিক তথ্য সিস্টেম ল্যাব (MISL) ইতিমধ্যেই প্রমাণ করেছে যে এটি বিড়ালের ছবি, সাহিত্যের বিস্ময়কর কাজ সংরক্ষণ করতে পারে, видео এবং ডিএনএ রেকর্ড সংরক্ষণ করুন এবং ত্রুটি ছাড়াই এই ফাইলগুলি বের করুন। আজ অবধি, তারা ডিএনএতে 1 গিগাবাইট ডেটা সংরক্ষণ করতে সক্ষম হয়েছে, পিটিয়েছে 200 MB এর আগের বিশ্ব রেকর্ড.

গবেষকরা এর জন্য পদ্ধতিও তৈরি করেছেন অর্থপূর্ণ গণনা সঞ্চালনযেমন ফাইলগুলিকে ডিজিটাল ফরম্যাটে রূপান্তর না করে শুধুমাত্র অণুগুলি ব্যবহার করে একটি আপেল বা সবুজ সাইকেল ধারণ করা ছবিগুলি খুঁজে পাওয়া এবং পুনরুদ্ধার করা।

“এটা বলা নিরাপদ যে আমরা একটি নতুন ধরণের কম্পিউটার সিস্টেমের জন্ম প্রত্যক্ষ করছি, যেখানে অণুগুলি ডেটা স্টোরেজ এবং ইলেকট্রনিক্স নিয়ন্ত্রণ এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই সংমিশ্রণটি ভবিষ্যতের জন্য খুব আকর্ষণীয় সম্ভাবনার উন্মোচন করে,” বলেছেন ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের অ্যালেন স্কুলের অধ্যাপক। লুই সেস.

সিলিকন-ভিত্তিক কম্পিউটিং সিস্টেমের বিপরীতে, ডিএনএ-ভিত্তিক স্টোরেজ এবং কম্পিউটিং সিস্টেমগুলিকে অণুগুলি সরানোর জন্য তরল ব্যবহার করতে হবে। কিন্তু তরল ইলেকট্রন থেকে ভিন্ন প্রকৃতির এবং সম্পূর্ণ নতুন প্রযুক্তিগত সমাধান প্রয়োজন।

ইউনিভার্সিটি অফ ওয়াশিংটন দল, মাইক্রোসফ্টের সহযোগিতায়, একটি প্রোগ্রামেবল সিস্টেমও তৈরি করছে যা ইলেক্ট্রোডের গ্রিডে ফোঁটা সরানোর জন্য বিদ্যুৎ এবং জলের বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে পরীক্ষাগার পরীক্ষাগুলিকে স্বয়ংক্রিয় করে। সফ্টওয়্যার এবং হার্ডওয়্যারের একটি সম্পূর্ণ সেট বলা হয় পুডল এবং পার্পলড্রপ, বিভিন্ন তরল মিশ্রিত, আলাদা, তাপ বা ঠান্ডা করতে পারে এবং পরীক্ষাগার প্রোটোকল সম্পাদন করতে পারে।

লক্ষ্য হল ল্যাবরেটরি পরীক্ষাগুলি স্বয়ংক্রিয় করা যা বর্তমানে ম্যানুয়ালি বা ব্যয়বহুল তরল-হ্যান্ডলিং রোবট দ্বারা সঞ্চালিত হয় এবং খরচ কমানো হয়।

এমআইএসএল টিমের পরবর্তী পদক্ষেপগুলির মধ্যে রয়েছে পার্পল ড্রপের মতো প্রযুক্তিগুলির সাথে একটি সহজ, শেষ থেকে শেষ স্বয়ংক্রিয় সিস্টেমকে সংহত করা, সেইসাথে অন্যান্য প্রযুক্তি যা ডিএনএ অণুগুলির অনুসন্ধান সক্ষম করে। গবেষকরা ইচ্ছাকৃতভাবে তাদের স্বয়ংক্রিয় সিস্টেম মডুলার তৈরি করেছেন যাতে এটি ডিএনএ সংশ্লেষণ, সিকোয়েন্সিং এবং ম্যানিপুলেশনের জন্য নতুন প্রযুক্তির উদ্ভব হতে পারে।

"এই সিস্টেমের সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল যে আমরা যদি একটি অংশকে নতুন, ভাল বা দ্রুত কিছু দিয়ে প্রতিস্থাপন করতে চাই তবে আমরা কেবল নতুন অংশে প্লাগ করতে পারি," নগুয়েন বলেছিলেন। "এটি আমাদের ভবিষ্যতের জন্য আরও নমনীয়তা দেয়।"

শীর্ষ চিত্র: মাইক্রোসফ্ট এবং ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা "শব্দটি রেকর্ড এবং গণনা করেছেনহ্যালো", প্রথম সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় ডিএনএ ডেটা স্টোরেজ সিস্টেম ব্যবহার করে। ল্যাবরেটরি থেকে বাণিজ্যিক ডেটা সেন্টারে নতুন প্রযুক্তি সরানোর ক্ষেত্রে এটি একটি মূল পদক্ষেপ।

উত্স: www.habr.com