I ricercatori di Microsoft è l'Università di Washington anu dimustratu u primu sistema di almacenamentu di dati completamente automatizatu è leggibile per DNA creatu artificialmente. Questu hè un passu chjave per trasfurmà a nova tecnulugia da i laboratori di ricerca à i centri di dati cummerciale.
I sviluppatori anu dimustratu u cuncettu cù una prova simplice: anu codificatu cù successu a parolla "ciao" in frammenti di una molecula di DNA sintetica è l'hanu cunvertitu in dati digitali utilizendu un sistema completamente automatizatu end-to-end, chì hè descrittu in , publicatu u 21 di marzu in Nature Scientific Reports.
Molécule di DNA ponu almacenà l'infurmazioni digitale à densità assai elevate, vale à dì in u spaziu fisicu chì hè assai ordini di grandezza più chjuca di quella occupata da i centri di dati muderni. Hè una di e soluzioni promettenti per almacenà a grande quantità di dati chì u mondu genera ogni ghjornu, da i registri di l'affari è i video di animali simpatici à e fotografie medichi è l'imaghjini da u spaziu.
Microsoft sta esplorando modi per colma a distanza potenziale trà è vulemu priservà, è a nostra capacità di priservà. Questi metudi includenu u sviluppu di algoritmi è tecnulugii di computing moleculare per . Questu permetterebbe chì tutte l'infurmazioni guardate in un grande centru di dati mudernu si mette in un spaziu apprussimatamente a dimensione di parechji dadi.
"U nostru scopu principale hè di lancià un sistema chì, à l'utilizatori finali, parerà quasi u listessu cum'è qualsiasi altru sistema di almacenamentu in nuvola: l'infurmazione hè mandata à u centru di dati è almacenata quì, è dopu appare solu quandu u cliente ne hà bisognu, ", dice Sr. Microsoft ricerca Karin Strauss. "Per fà questu, avemu bisognu di pruvà chì avia un sensu praticu da una perspettiva di l'automatizazione".
L'infurmazione hè guardata in molécule di DNA sintetici creati in un laboratoriu, invece di l'ADN di l'omu o di altre cose viventi, è ponu esse criptati prima di esse mandati à u sistema. Ancu se e macchine cumplesse cum'è sintetizzatori è sequencers facenu digià parte chjave di u prucessu, assai di i passi intermedi anu bisognu di travagliu manuale in un laboratoriu di ricerca. "Ùn hè micca adattatu per l'usu cummerciale", hà dettu Chris Takahashi, un anzianu ricercatore in a Paul Allen School of Computer Science and Engineering in USF ().
"Ùn pudete micca avè persone chì correnu intornu à u centru di dati cù pipette, hè troppu propensu à l'errore umanu, hè troppu caru è occupa troppu spaziu", spiegò Takahashi.
Perchè stu metudu di almacenamentu di dati per avè un sensu cummerciale, i costi di a sintesi di l'ADN - creendu i blocchi fundamentali di sequenze significative - è u prucessu di sequenza necessariu per leghje l'infurmazioni almacenate deve esse ridutta. I ricercatori dicenu chì questu hè a direzzione .
L'automatizazione hè un altru pezzu chjave di u puzzle, facendu u almacenamentu di dati à una scala cummerciale è più assequible, secondu i ricercatori di Microsoft.
In certi cundizioni, l'ADN pò durà assai più di i sistemi muderni di archiviu d'archivi, chì si degradanu annantu à decennii. Qualchì DNA hà sappiutu sopravvive in cundizioni menu ideali per decine di millaie d'anni - in zanne di mammut è in l'ossi di i primi umani. Questu significa chì e dati ponu esse guardati in questu modu finu à chì l'umanità esiste.
U sistema di almacenamentu di DNA automatizatu usa software sviluppatu da Microsoft è l'Università di Washington (UW). Cunverte l'uni è i zeri di dati digitale in sequenze di nucleotidi (A, T, C è G), chì sò i "blocchi di costruzione" di DNA. U sistema allora usa un equipamentu di laboratoriu di prezzu, soprattuttu off-the-shelf, per furnisce i fluidi è i reagenti necessarii à un sintetizzatore, chì raccoglie i frammenti di DNA fabbricati è li mette in un containeru di almacenamento.
Quandu u sistema hà bisognu d'estrattà l'infurmazioni, aghjunghjenu altre chimichi per preparà bè l'ADN è usa pompe microfluidiche per spinghje i fluidi in parti di u sistema chì leghjenu e sequenze di molécule di DNA è cunvertisce torna in informazioni chì un computer pò capisce. I circadori dicenu chì u scopu di u prugettu ùn era micca di pruvà chì u sistema puderia travaglià rapidamente o à pocu pressu, ma solu per dimustrà chì l'automatizazione era pussibule.
Unu di i benefici più evidenti di un sistema di almacenamentu di DNA automatizatu hè chì libera i scientisti per risolve prublemi cumplessi senza perde u tempu à circà buttigli di reagenti o a monotonia di aghjunghje gocce di liquidu in provette.
"Avè un sistema automatizatu per fà u travagliu ripetitivu permette à i laboratori di fucalizza direttamente nantu à a ricerca è di sviluppà novi strategie per innuvà più veloce", hà dettu u ricercatore Microsoft Bihlin Nguyen.
Squadra di u Laboratoriu di Sistemi d'Informazione Molecular (MISL) hà digià dimustratu chì pò almacenà ritratti di misgi, meravigliose opere di letteratura, è archiviate i registri di DNA è estrae questi schedari senza errore. A data, sò stati capaci di almacenà 1 gigabyte di dati in DNA, battendu .
I ricercatori anu ancu sviluppatu metudi per cum'è truvà è ritruvà solu l'imaghjini chì cuntenenu una mela o una bicicletta verde cù e molécule stesse, senza cunvertisce i schedari in forma digitale.
"Hè sicuru di dì chì assistemu à a nascita di un novu tipu di sistema di computer, in quale molécule sò aduprate per l'almacenamiento di dati è l'elettronica per u cuntrollu è u prucessu. Sta cumminazione apre pussibulità assai interessanti per u futuru ", disse u prufissore di Allen School à l'Università di Washington. .
A cuntrariu di i sistemi di computazione basati in silicuu, i sistemi di almacenamentu è di computazione basati in DNA anu da utilizà fluidi per spustà e molécule. Ma i liquidi sò diffirenti in natura da l'elettroni è necessitanu suluzioni tecniche completamente novi.
A squadra di l'Università di Washington, in cullaburazione cù Microsoft, sviluppa ancu un sistema programmabile chì automatizza l'esperimenti di laboratoriu utilizendu e proprietà di l'electricità è l'acqua per spustà gocce nantu à una griglia di elettrodi. Un inseme cumpletu di software è hardware chjamatu , pò mischjà, separà, riscalda o rinfriscà diversi liquidi è eseguisce protokolli di laboratoriu.
L'obiettivu hè di automatizà l'esperimenti di laboratori chì sò attualmente realizati manualmente o da roboti di manipulazione di liquidi caru è riduce i costi.
I prossimi passi per a squadra MISL includenu l'integrazione di un sistema automatizatu simplice è end-to-end cù tecnulugia cum'è Purple Drop, è ancu altre tecnulugia chì permettenu a ricerca di molécule di DNA. I circadori anu fattu deliberatamente u so sistema automatizatu modulare in modu chì puderia evoluzione cum'è e nuove tecnulugia per a sintesi, a sequenza è a manipulazione di DNA emergenu.
"Unu di i benefizii di stu sistema hè chì se vulemu rimpiazzà una di e parte cù qualcosa di novu, megliu o più veloce, pudemu solu plug in a nova parte", disse Nguyen. "Questu ci dà più flessibilità per u futuru".
Top image: I ricercatori di Microsoft è l'Università di Washington anu registratu è cuntatu a parolla "bonghjornu", utilizendu u primu sistema di almacenamentu di dati DNA cumplettamente automatizatu. Questu hè un passu chjave in u muvimentu di a nova tecnulugia da i laboratorii à i centri di dati cummerciale.
Source: www.habr.com