Peneliti saka Microsoft lan Universitas Washington wis nduduhake sistem panyimpenan data sing bisa diwaca kanthi otomatis kanggo DNA sing digawe sacara artifisial. Iki minangka langkah penting kanggo mindhah teknologi anyar saka laboratorium riset menyang pusat data komersial.
Para pangembang mbuktekaken konsep kasebut kanthi tes prasaja: padha kasil ngode tembung "hello" dadi pecahan molekul DNA sintetik lan ngowahi maneh dadi data digital nggunakake sistem end-to-end kanthi otomatis, sing diterangake ing , diterbitake 21 Maret ing Nature Scientific Reports.
Molekul DNA bisa nyimpen informasi digital kanthi kapadhetan sing dhuwur banget, yaiku, ing ruang fisik sing akeh urutan gedhene luwih cilik tinimbang sing dikuwasani dening pusat data modern. Iki minangka salah sawijining solusi sing njanjeni kanggo nyimpen data sing akeh banget saben dina, saka cathetan bisnis lan video kewan sing lucu nganti foto medis lan gambar saka angkasa.
Microsoft njelajah cara kanggo ngatasi kesenjangan potensial ing antarane lan kita pengin ngreksa, lan kemampuan kanggo ngreksa wong-wong mau. Cara kasebut kalebu pangembangan algoritma lan teknologi komputasi molekuler kanggo . Iki bakal ngidini kabeh informasi sing disimpen ing pusat data modern gedhe pas menyang spasi kira-kira ukuran sawetara dadu.
"Tujuan utama kita yaiku ngluncurake sistem sing, kanggo pangguna pungkasan, meh padha karo sistem panyimpenan maya liyane: informasi dikirim menyang pusat data lan disimpen ing kono, banjur mung katon nalika pelanggan mbutuhake," ujare Sr. Peneliti Microsoft Karin Strauss. "Kanggo nindakake iki, kita kudu mbuktekake manawa praktis saka perspektif otomatisasi."
Informasi kasebut disimpen ing molekul DNA sintetik sing digawe ing laboratorium, tinimbang ing DNA manungsa utawa makhluk urip liyane, lan bisa dienkripsi sadurunge dikirim menyang sistem kasebut. Sanajan mesin rumit kayata synthesizer lan sequencer wis nindakake bagean penting saka proses kasebut, akeh langkah penengah nganti saiki mbutuhake tenaga kerja manual ing laboratorium riset. "Ora cocok kanggo panggunaan komersial," ujare Chris Takahashi, peneliti senior ing Paul Allen School of Computer Science and Engineering ing USF ().
"Sampeyan ora bisa duwe wong mlaku ngubengi pusat data kanthi pipettes, pendekatan iki akeh banget potensial kanggo kesalahan manungsa, iku larang banget lan njupuk akeh papan," Takahashi nerangake.
Supaya cara panyimpenan data iki bisa dimangerteni sacara komersial, biaya sintesis DNA-nyiptakake blok bangunan dhasar saka urutan sing migunani-lan proses urutan sing dibutuhake kanggo maca informasi sing disimpen kudu dikurangi. Peneliti ngomong iki arah .
Otomasi minangka potongan kunci liyane saka teka-teki kanggo ngaktifake panyimpenan data ing skala komersial lan nggawe luwih terjangkau, miturut peneliti Microsoft.
Ing kahanan tartamtu, DNA bisa tahan luwih suwe tinimbang sistem panyimpenan arsip modern, sing rusak sajrone pirang-pirang dekade. Sawetara DNA wis bisa urip ing kahanan sing kurang becik sajrone puluhan ewu taun - ing gading mammoth lan ing balunge manungsa wiwitan. Iki tegese data bisa disimpen kanthi cara iki sajrone manungsa isih ana.
Sistem panyimpenan DNA otomatis nggunakake piranti lunak sing dikembangake dening Microsoft lan Universitas Washington (UW). Ngonversi data digital siji lan nol dadi urutan nukleotida (A, T, C lan G), sing minangka "blok bangunan" DNA. Sistem kasebut banjur nggunakake peralatan laboratorium sing murah, biasane ora ana ing rak, kanggo nyuplai cairan lan reagen sing dibutuhake menyang synthesizer, sing nglumpukake pecahan DNA sing digawe lan dilebokake ing wadhah panyimpenan.
Nalika sistem perlu kanggo extract informasi, nambah bahan kimia liyane kanggo nyiapake DNA kanthi bener lan nggunakake pompa microfluidic kanggo push cairan menyang bagΓ©an saka sistem sing maca urutan molekul DNA lan ngowahi mau bali menyang informasi sing komputer bisa ngerti. Para panaliti ujar manawa tujuan proyek kasebut ora kanggo mbuktekake manawa sistem kasebut bisa mlaku kanthi cepet utawa murah, nanging mung kanggo nuduhake manawa otomatisasi bisa ditindakake.
Salah sawijining keuntungan sing paling jelas saka sistem panyimpenan DNA otomatis yaiku mbebasake para ilmuwan kanggo ngatasi masalah sing rumit tanpa mbuwang wektu nggoleki botol reagen utawa monotoni nambah tetes cairan menyang tabung uji.
"Duwe sistem otomatis kanggo nindakake karya sing bola-bali ngidini staf lab bisa fokus langsung ing riset, ngembangake strategi anyar kanggo inovasi luwih cepet," ujare peneliti Microsoft Bihlin Nguyen.
Tim Laboratorium Sistem Informasi Molekuler (MISL) wis nuduhake manawa bisa nyimpen foto kucing, karya sastra sing apik banget, lan arsip DNA cathetan lan extract file iki tanpa kasalahan. Nganti saiki, dheweke bisa nyimpen 1 gigabyte data ing DNA, ngalahake .
Peneliti uga wis ngembangake metode kanggo kayata nemokake lan njupuk mung gambar sing ngemot apel utawa pit ijo nggunakake molekul dhewe, tanpa ngowahi file bali menyang format digital.
"Sampeyan bisa ujar manawa kita nyekseni lair saka sistem komputer jinis anyar, sing nggunakake molekul kanggo nyimpen data lan elektronik kanggo ngontrol lan ngolah. Kombinasi iki mbukak kemungkinan sing menarik kanggo masa depan, "ujare profesor Allen School ing Universitas Washington .
Ora kaya sistem komputasi basis silikon, sistem panyimpenan lan komputasi adhedhasar DNA kudu nggunakake cairan kanggo mindhah molekul. Nanging cairan beda karo elektron lan mbutuhake solusi teknis sing anyar.
Tim Universitas Washington, kanthi kolaborasi karo Microsoft, uga ngembangake sistem sing bisa diprogram sing ngotomatisasi eksperimen laboratorium kanthi nggunakake sifat listrik lan banyu kanggo mindhah tetesan ing kothak elektroda. A pesawat lengkap lunak lan hardware disebut , bisa nyampur, misahake, panas utawa kelangan macem-macem cairan lan nindakake protokol laboratorium.
Tujuane kanggo ngotomatisasi eksperimen laboratorium sing saiki ditindakake kanthi manual utawa kanthi robot penanganan cairan sing larang lan nyuda biaya.
Langkah sabanjure kanggo tim MISL kalebu nggabungake sistem otomatis end-to-end sing prasaja karo teknologi kayata Purple Drop, uga teknologi liyane sing bisa nggoleki molekul DNA. Peneliti sengaja nggawe sistem otomatis modular supaya bisa berkembang minangka teknologi anyar kanggo sintesis DNA, urutan lan manipulasi muncul.
"Salah sawijining keuntungan saka sistem iki yen kita pengin ngganti salah siji bagΓ©an karo soko anyar, luwih apik utawa luwih cepet, kita mung bisa plug ing bagean anyar," Nguyen ngandika. "Iki menehi kita luwih fleksibel kanggo masa depan."
Gambar ndhuwur: Peneliti saka Microsoft lan Universitas Washington nyathet lan ngitung tembung "Halo", nggunakake sistem panyimpenan data DNA pisanan kanthi otomatis. Iki minangka langkah penting kanggo mindhah teknologi anyar saka laboratorium menyang pusat data komersial.
Source: www.habr.com