Fuerscher vu Microsoft an der University of Washington hunn den éischte vollautomatiséierten, liesbare Datelagerungssystem fir kënschtlech erstallt DNA bewisen. Dëst ass e Schlësselschrëtt fir nei Technologie vu Fuerschungslaboratoiren op kommerziell Rechenzentren ze bewegen.
D'Entwéckler hunn d'Konzept mat engem einfachen Test bewisen: si hunn d'Wuert "Hallo" erfollegräich a Fragmenter vun engem syntheteschen DNA-Molekül kodéiert an et zréck an digital Daten ëmgewandelt mat engem vollautomateschen End-to-End System, deen an , publizéiert 21. Mäerz an Naturwëssenschaftlech Rapporten.
DNA Molekülle kënnen digital Informatioun bei ganz héijer Dicht späicheren, dat heescht am kierperleche Raum, dee vill Uerderen vun der Gréisst méi kleng ass wéi dee vun modernen Datenzenteren besat ass. Et ass eng vun de verspriechende Léisunge fir déi grouss Quantitéit un Daten ze späicheren déi d'Welt all Dag generéiert, vu Geschäftsrecords a Videoe vu léiwen Déieren bis medizinesch Fotoen a Biller aus dem Weltall.
Microsoft ënnersicht Weeër fir de potenziellen Ënnerscheed tëscht a mir wëllen ze erhaalen, an eis Fähegkeet hinnen ze erhaalen. Dës Methoden enthalen d'Entwécklung vun Algorithmen a molekulare Rechentechnologien fir . Dëst erlaabt all d'Informatiounen, déi an engem grousse modernen Datenzenter gespäichert sinn, an e Raum ze passen, ongeféier d'Gréisst vun e puer Wierfel.
"Eist Haaptziel ass e System ze lancéieren, dee fir den Endverbraucher bal d'selwecht ausgesäit wéi all aner Cloud Storage System: Informatioun gëtt an den Datenzenter geschéckt an do gespäichert, an dann erschéngt se einfach wann de Client et brauch, “ seet de Sr Microsoft Fuerscher Karin Strauss. "Fir dëst ze maachen, musse mir beweisen datt et praktesch Sënn gemaach huet aus enger Automatiséierungsperspektiv."
D'Informatioun gëtt a syntheteschen DNA-Moleküle gespäichert, déi an engem Laboratoire erstallt ginn, anstatt an der DNA vu Mënschen oder aner Liewewiesen, a kënne verschlësselt ginn ier se an de System geschéckt ginn. Och wa komplex Maschinnen wéi Synthesizer a Sequenzer scho Schlësseldeeler vum Prozess ausféieren, hu vill vun den Zwësche Schrëtt bis elo manuell Aarbecht an engem Fuerschungslaboratoire erfuerderlech. "Et ass net gëeegent fir kommerziell Notzung," sot de Chris Takahashi, e Senior Research Fellow an der Paul Allen School of Computer Science and Engineering bei USF ().
"Dir kënnt d'Leit net mat Pipetten ronderëm d'Datenzentrum lafe loossen, et ass ze ufälleg fir mënschleche Feeler, et ass ze deier an et hëlt ze vill Plaz op", huet den Takahashi erkläert.
Fir dës Datespeichermethod kommerziell Sënn ze maachen, mussen d'Käschte vun der DNA Synthese - d'Schafe vun de fundamentale Bausteng vu sënnvoll Sequenzen - an de Sequenzéierungsprozess, deen néideg ass fir déi gespäichert Informatioun ze liesen, reduzéiert ginn. Fuerscher soen datt dëst d'Richtung ass .
Automatioun ass en anert Schlësselstéck vum Puzzel, mécht Datelagerung op kommerziell Skala a méi bezuelbar, laut Microsoft Fuerscher.
Ënner bestëmmte Konditiounen kann DNA vill méi laang daueren wéi modern Archivlagersystemer, déi iwwer Joerzéngte ofbauen. E puer DNA huet et fäerdeg bruecht a manner wéi ideal Bedéngungen fir Zéngdausende vu Joer ze iwwerliewen - a Mammut-Stänn an an de Schanken vu fréie Mënschen. Dëst bedeit datt d'Donnéeën op dës Manéier kënne gespäichert ginn soulaang d'Mënschheet existéiert.
Den automatiséierten DNA Späichersystem benotzt Software entwéckelt vu Microsoft an der University of Washington (UW). Et konvertéiert déi an Nullen vun digitalen Donnéeën a Sequenzen vun Nukleotiden (A, T, C a G), déi d'"Bausteng" vun DNA sinn. De System benotzt dann gënschtegsten, meeschtens off-the-shelf, Laborausrüstung fir déi néideg Flëssegkeeten a Reagenzen un e Synthesizer ze liwweren, deen déi fabrizéiert DNA Fragmenter sammelt an se an e Späicherbehälter plazéiert.
Wann de System Informatioun muss extrahéieren, füügt et aner Chemikalien derbäi fir d'DNA richteg virzebereeden a benotzt mikrofluidic Pompelen fir Flëssegkeeten an Deeler vum System ze drécken, déi d'Sequenzen vun DNA Moleküle liesen an se zréck an Informatioun konvertéieren, déi e Computer kann verstoen. D'Fuerscher soen, datt d'Zil vum Projet net war ze beweisen datt de System séier oder bëlleg funktionnéiert, mee einfach ze weisen datt d'Automatisatioun méiglech ass.
Ee vun den offensichtlechste Virdeeler vun engem automatiséierten DNA-Späichersystem ass datt et d'Wëssenschaftler befreit fir komplex Probleemer ze léisen ouni Zäit ze verschwenden op der Sich no Fläschen vu Reagenzen oder d'Monotonie fir Drëpsen vu Flëssegkeet an Reagenzglieser ze addéieren.
"En automatiséierte System ze hunn fir repetitiv Aarbecht ze maachen erlaabt Laboe fir direkt op Fuerschung ze fokusséieren an nei Strategien z'entwéckelen fir méi séier ze innovéieren", sot de Microsoft Fuerscher Bihlin Nguyen.
Team vum Laboratoire fir Molekulare Informatiounssystemer (MISL) huet scho bewisen datt et Fotoe vu Kazen späichere kann, wonnerbar Wierker vu Literatur, an archivéiert DNA records an Extrait dës Fichieren ouni Feeler. Bis haut konnten se 1 Gigabyte vun Daten an DNA späicheren, schloen .
Fuerscher hunn och Methoden entwéckelt fir wéi z.B. nëmmen Biller ze fannen an ze recuperéieren, déi en Apel oder e grénge Vëlo enthalen, mat de Moleküle selwer, ouni d'Dateien zréck an digitalt Format ëmzewandelen.
"Et ass sécher ze soen datt mir d'Gebuert vun enger neier Zort Computersystem sinn, an deem Moleküle fir Datelagerung an Elektronik fir Kontroll a Veraarbechtung benotzt ginn. Dës Kombinatioun mécht ganz interessant Méiglechkeeten fir d'Zukunft op", sot den Allen School Professer op der University of Washington. .
Am Géigesaz zu Silizium-baséiert Rechensystemer, DNA-baséiert Späicher- a Rechensystemer musse Flëssegkeete benotzen fir Moleküle ze bewegen. Awer Flëssegkeete sinn anescht an der Natur vun Elektronen a verlaangen komplett nei technesch Léisungen.
D'Universitéit vu Washington Team, an Zesummenaarbecht mat Microsoft, entwéckelt och e programméierbare System deen Laborexperimenter automatiséiert andeems d'Eegeschafte vu Stroum a Waasser benotzt fir Drëpsen op engem Gitter vun Elektroden ze beweegen. E komplette Set vu Software an Hardware genannt , kënne verschidde Flëssegkeete vermëschen, trennen, waarm oder killen a Laborprotokoller ausféieren.
D'Zil ass d'Laborexperimenter ze automatiséieren déi momentan manuell oder vun deiere Flësseghandlungsroboter ausgefouert ginn an d'Käschte reduzéieren.
Déi nächst Schrëtt fir d'MISL Team enthalen d'Integratioun vun engem einfachen, end-to-end automatiséierte System mat Technologien wéi Purple Drop, wéi och aner Technologien déi d'Sich no DNA Molekülen erméiglechen. D'Fuerscher hunn hiren automatiséierte System bewosst modulär gemaach, sou datt et sech kéint entwéckelen wéi nei Technologien fir DNA Synthese, Sequenzéierung a Manipulatioun entstane sinn.
"Ee vun de Virdeeler vun dësem System ass datt wa mir ee vun den Deeler mat eppes Neies ersetzen wëllen, besser oder méi séier, kënne mir just den neien Deel pluggen", sot Nguyen. "Dëst gëtt eis méi Flexibilitéit fir d'Zukunft."
Top Bild: Fuerscher vu Microsoft an der University of Washington hunn d'Wuert opgeholl an gezielt "Hallo", mam éischten voll automatiséierten DNA Datespeichersystem. Dëst ass e Schlëssel Schrëtt fir nei Technologie vu Laboratoiren op kommerziell Datenzenteren ze plënneren.
Source: will.com