ສະບາຍດີ! ການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນອັດຕະໂນມັດຄັ້ງທໍາອິດຂອງໂລກໃນໂມເລກຸນ DNA

ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກ Microsoft ແລະມະຫາວິທະຍາໄລວໍຊິງຕັນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະບົບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນແບບອັດຕະໂນມັດເຕັມຮູບແບບ, ສາມາດອ່ານໄດ້ຄັ້ງທໍາອິດສໍາລັບ DNA ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍປອມ. ນີ້ແມ່ນບາດກ້າວສໍາຄັນຕໍ່ກັບການເຄື່ອນຍ້າຍເຕັກໂນໂລຊີໃຫມ່ຈາກຫ້ອງທົດລອງການຄົ້ນຄວ້າໄປສູ່ສູນຂໍ້ມູນການຄ້າ.

ນັກພັດທະນາໄດ້ພິສູດແນວຄວາມຄິດດ້ວຍການທົດສອບແບບງ່າຍໆ: ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເຂົ້າລະຫັດຄໍາສັບ "ສະບາຍດີ" ສົບຜົນສໍາເລັດເຂົ້າໄປໃນຊິ້ນສ່ວນຂອງໂມເລກຸນ DNA ສັງເຄາະແລະປ່ຽນມັນກັບຄືນໄປບ່ອນເປັນຂໍ້ມູນດິຈິຕອນໂດຍໃຊ້ລະບົບ end-to-end ອັດຕະໂນມັດຢ່າງເຕັມສ່ວນ, ເຊິ່ງໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນ. ບົດຄວາມ, ຈັດພີມມາໃນເດືອນມີນາ 21 ໃນບົດລາຍງານວິທະຍາສາດທໍາມະຊາດ.

ບົດຄວາມນີ້ຢູ່ໃນເວັບໄຊທ໌ຂອງພວກເຮົາ.

ໂມເລກຸນ DNA ສາມາດເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນດິຈິຕອລທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ນັ້ນແມ່ນ, ໃນພື້ນທີ່ທາງກາຍະພາບທີ່ມີຄໍາສັ່ງຫຼາຍຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າທີ່ຄອບຄອງໂດຍສູນຂໍ້ມູນທີ່ທັນສະໄຫມ. ມັນແມ່ນ ໜຶ່ງ ໃນວິທີແກ້ໄຂທີ່ໂດດເດັ່ນ ສຳ ລັບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ ຈຳ ນວນຫຼວງຫຼາຍທີ່ໂລກສ້າງທຸກໆມື້, ຈາກບັນທຶກທຸລະກິດແລະວິດີໂອຂອງສັດທີ່ ໜ້າ ຮັກຈົນເຖິງການຖ່າຍຮູບທາງການແພດແລະຮູບພາບຈາກອາວະກາດ.

Microsoft ກໍາລັງຄົ້ນຫາວິທີການສ້າງຊ່ອງຫວ່າງທີ່ອາດຈະເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງ ຈໍານວນຂໍ້ມູນທີ່ພວກເຮົາຜະລິດ ແລະພວກເຮົາຕ້ອງການທີ່ຈະປົກປັກຮັກສາ, ແລະຄວາມສາມາດຂອງພວກເຮົາທີ່ຈະປົກປັກຮັກສາໃຫ້ເຂົາເຈົ້າ. ວິທີການເຫຼົ່ານີ້ປະກອບມີການພັດທະນາຂອງ algorithms ແລະເຕັກໂນໂລຊີຄອມພິວເຕີໂມເລກຸນສໍາລັບ ການເຂົ້າລະຫັດຂໍ້ມູນໃນ DNA ປອມ. ນີ້ຈະອະນຸຍາດໃຫ້ຂໍ້ມູນທັງຫມົດທີ່ເກັບໄວ້ໃນສູນຂໍ້ມູນທີ່ທັນສະໄຫມຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ຈະເຫມາະເຂົ້າໄປໃນຊ່ອງປະມານຂະຫນາດຂອງ dice ຫຼາຍ.

"ເປົ້າ​ຫມາຍ​ຕົ້ນ​ຕໍ​ຂອງ​ພວກ​ເຮົາ​ແມ່ນ​ການ​ເປີດ​ຕົວ​ລະ​ບົບ​ທີ່​ຜູ້​ໃຊ້​ສຸດ​ທ້າຍ, ຈະ​ເບິ່ງ​ຄື​ກັນ​ກັບ​ລະ​ບົບ​ການ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ​ຟັງ​ອື່ນໆ​: ຂໍ້​ມູນ​ຖືກ​ສົ່ງ​ໄປ​ສູນ​ຂໍ້​ມູນ​ແລະ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ​ໄວ້​ທີ່​ນັ້ນ​, ແລະ​ຫຼັງ​ຈາກ​ນັ້ນ​ມັນ​ຈະ​ປະ​ກົດ​ຂຶ້ນ​ພຽງ​ແຕ່​ເມື່ອ​ລູກ​ຄ້າ​ຕ້ອງ​ການ​ມັນ​, ທ່ານ Karin Strauss ນັກຄົ້ນຄວ້າ Sr. Microsoft ກ່າວ. "ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ພິສູດວ່າມັນມີຄວາມຫມາຍປະຕິບັດຈາກທັດສະນະອັດຕະໂນມັດ."

ຂໍ້ມູນຖືກເກັບໄວ້ໃນໂມເລກຸນ DNA ສັງເຄາະທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນຫ້ອງທົດລອງ, ແທນທີ່ຈະຢູ່ໃນ DNA ຂອງມະນຸດຫຼືສິ່ງມີຊີວິດອື່ນໆ, ແລະສາມາດຖືກເຂົ້າລະຫັດກ່ອນທີ່ຈະຖືກສົ່ງໄປຫາລະບົບ. ເຖິງແມ່ນວ່າເຄື່ອງຈັກທີ່ຊັບຊ້ອນເຊັ່ນເຄື່ອງສັງເຄາະແລະເຄື່ອງຍ່ອຍປະຕິບັດພາກສ່ວນທີ່ສໍາຄັນຂອງຂະບວນການແລ້ວ, ຫຼາຍໆຂັ້ນຕອນໃນລະດັບປານກາງມີຈົນກ່ວາໃນປັດຈຸບັນຕ້ອງການແຮງງານຄູ່ມືໃນຫ້ອງທົດລອງຄົ້ນຄ້ວາ. "ມັນບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງດ້ານການຄ້າ," Chris Takahashi, ນັກຄົ້ນຄວ້າອາວຸໂສຂອງໂຮງຮຽນວິທະຍາສາດຄອມພິວເຕີແລະວິສະວະກໍາ Paul Allen ຂອງ USF ກ່າວ (.Paul G. Allen ໂຮງຮຽນວິທະຍາສາດຄອມພິວເຕີ & ວິສະວະກໍາ).

"ທ່ານບໍ່ສາມາດມີຄົນແລ່ນອ້ອມສູນຂໍ້ມູນດ້ວຍທໍ່ທໍ່, ມັນມັກຈະເກີດຄວາມຜິດພາດຂອງມະນຸດ, ມັນແພງເກີນໄປແລະມັນໃຊ້ພື້ນທີ່ຫຼາຍເກີນໄປ," Takahashi ອະທິບາຍ.

ສໍາລັບວິທີການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນນີ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກທາງດ້ານການຄ້າ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການສັງເຄາະ DNA ທັງສອງ - ການສ້າງໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງລໍາດັບທີ່ມີຄວາມຫມາຍ - ແລະຂະບວນການຈັດລໍາດັບທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອອ່ານຂໍ້ມູນທີ່ເກັບໄວ້ຕ້ອງຫຼຸດລົງ. ນັກຄົ້ນຄວ້າເວົ້າວ່ານີ້ແມ່ນທິດທາງ ການ​ພັດ​ທະ​ນາ​ຢ່າງ​ວ່ອງ​ໄວ​.

ອັດຕະໂນມັດແມ່ນອີກສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງປິດສະ, ເຮັດໃຫ້ການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນໃນລະດັບການຄ້າແລະມີລາຄາຖືກກວ່າ, ອີງຕາມນັກຄົ້ນຄວ້າ Microsoft.

ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂບາງຢ່າງ, DNA ສາມາດຢູ່ໄດ້ດົນກວ່າລະບົບການເກັບຮັກສາເອກະສານທີ່ທັນສະໄຫມ, ເຊິ່ງຊຸດໂຊມລົງໃນຫຼາຍທົດສະວັດ. DNA ບາງອັນສາມາດຢູ່ລອດໄດ້ໃນສະພາບທີ່ໜ້ອຍກວ່າທີ່ເໝາະສົມເປັນເວລາຫຼາຍສິບພັນປີ—ໃນງູ mammoth ແລະຢູ່ໃນກະດູກຂອງມະນຸດຕອນຕົ້ນ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າຂໍ້ມູນສາມາດຖືກເກັບໄວ້ໃນລັກສະນະນີ້ຕາບໃດທີ່ມະນຸດມີຢູ່.

ລະບົບການເກັບຮັກສາ DNA ອັດຕະໂນມັດໃຊ້ຊອບແວທີ່ພັດທະນາໂດຍ Microsoft ແລະມະຫາວິທະຍາໄລວໍຊິງຕັນ (UW). ມັນ​ປ່ຽນ​ອັນ​ໜຶ່ງ​ແລະ​ສູນ​ຂອງ​ຂໍ້​ມູນ​ດິ​ຈິ​ຕອນ​ໄປ​ເປັນ​ລຳ​ດັບ​ຂອງ​ນິວ​ຄລີ​ໂອ​ທີ​ດ (A, T, C ແລະ G), ເຊິ່ງ​ເປັນ “ຕົວ​ສ້າງ” ຂອງ DNA. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ລະບົບຈະໃຊ້ອຸປະກອນຫ້ອງທົດລອງທີ່ມີລາຄາບໍ່ແພງ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນຢູ່ນອກຊັ້ນວາງ, ເພື່ອສະຫນອງນ້ໍາແລະທາດປະສົມທີ່ຈໍາເປັນໃຫ້ກັບເຄື່ອງສັງເຄາະ, ເຊິ່ງລວບລວມຊິ້ນສ່ວນ DNA ທີ່ຜະລິດແລະວາງໄວ້ໃນຖັງເກັບຮັກສາ.

ເມື່ອລະບົບຕ້ອງການສະກັດຂໍ້ມູນ, ມັນເພີ່ມສານເຄມີອື່ນໆເພື່ອກະກຽມ DNA ຢ່າງຖືກຕ້ອງແລະໃຊ້ປັ໊ມ microfluidic ເພື່ອຊຸກດັນໃຫ້ນ້ໍາເຂົ້າໄປໃນພາກສ່ວນຂອງລະບົບທີ່ອ່ານລໍາດັບຂອງໂມເລກຸນ DNA ແລະປ່ຽນມັນກັບຄືນເປັນຂໍ້ມູນທີ່ຄອມພິວເຕີສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້. ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າເປົ້າຫມາຍຂອງໂຄງການບໍ່ແມ່ນເພື່ອພິສູດວ່າລະບົບສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ໄວຫຼືລາຄາຖືກ, ແຕ່ພຽງແຕ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕະໂນມັດແມ່ນເປັນໄປໄດ້.

ຫນຶ່ງໃນຜົນປະໂຫຍດທີ່ຊັດເຈນທີ່ສຸດຂອງລະບົບການເກັບຮັກສາ DNA ອັດຕະໂນມັດແມ່ນວ່າມັນເຮັດໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ສັບສົນໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍເວລາໃນການຊອກຫາຂວດຂອງ reagents ຫຼືຄວາມຈໍາດຽວຂອງການເພີ່ມນ້ໍາຢອດເຂົ້າໄປໃນທໍ່ທົດລອງ.

"ການມີລະບົບອັດຕະໂນມັດເພື່ອເຮັດວຽກຊ້ໍາຊ້ອນເຮັດໃຫ້ຫ້ອງທົດລອງສຸມໃສ່ການຄົ້ນຄວ້າໂດຍກົງແລະພັດທະນາຍຸດທະສາດໃຫມ່ເພື່ອປະດິດສ້າງໄວຂຶ້ນ," Bihlin Nguyen, ນັກຄົ້ນຄວ້າ Microsoft ກ່າວ.

ທີມງານຈາກຫ້ອງທົດລອງຂອງລະບົບຂໍ້ມູນຂ່າວສານໂມເລກຸນ ຫ້ອງທົດລອງລະບົບຂໍ້ມູນຂ່າວສານໂມເລກຸນ (MISL) ໄດ້​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ແລ້ວ​ວ່າ​ມັນ​ສາ​ມາດ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ​ຮູບ​ພາບ​ຂອງ​ແມວ​, ວຽກ​ງານ​ປະ​ເສີດ​ຂອງ​ວັນ​ນະ​ຄະ​ດີ​, видео ແລະເກັບບັນທຶກ DNA ແລະສະກັດໄຟລ໌ເຫຼົ່ານີ້ໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ຜິດພາດ. ມາຮອດປະຈຸ, ພວກເຂົາເຈົ້າສາມາດເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ 1 gigabyte ໃນ DNA, beating ສະຖິຕິໂລກທີ່ຜ່ານມາ 200 MB.

ນັກຄົ້ນຄວ້າຍັງໄດ້ພັດທະນາວິທີການສໍາລັບ ປະຕິບັດການຄິດໄລ່ທີ່ມີຄວາມຫມາຍເຊັ່ນ: ການຊອກຫາແລະດຶງເອົາພຽງແຕ່ຮູບພາບທີ່ມີຫມາກໂປມຫຼືລົດຖີບສີຂຽວໂດຍໃຊ້ໂມເລກຸນຂອງມັນເອງ, ໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນໄຟລ໌ກັບໄປເປັນຮູບແບບດິຈິຕອນ.

"ມັນປອດໄພທີ່ຈະເວົ້າວ່າພວກເຮົາເປັນພະຍານການເກີດຂອງລະບົບຄອມພິວເຕີປະເພດໃຫມ່, ເຊິ່ງໂມເລກຸນຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນແລະເອເລັກໂຕຣນິກສໍາລັບການຄວບຄຸມແລະການປະມວນຜົນ. ການປະສົມປະສານນີ້ເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ ໜ້າ ສົນໃຈຫຼາຍ ສຳ ລັບອະນາຄົດ,” ອາຈານສອນໂຮງຮຽນ Allen ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Washington ກ່າວ. Louis Sese.

ບໍ່ຄືກັບລະບົບຄອມພິວເຕີທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນ, ລະບົບການເກັບຮັກສາ ແລະລະບົບຄອມພິວເຕີທີ່ໃຊ້ DNA ຈະຕ້ອງໃຊ້ຂອງແຫຼວເພື່ອເຄື່ອນຍ້າຍໂມເລກຸນ. ແຕ່ຂອງແຫຼວແມ່ນແຕກຕ່າງກັນໃນທໍາມະຊາດຈາກເອເລັກໂຕຣນິກແລະຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການແກ້ໄຂດ້ານວິຊາການໃຫມ່ຫມົດ.

ທີມງານຂອງມະຫາວິທະຍາໄລວໍຊິງຕັນ, ຮ່ວມມືກັບ Microsoft, ຍັງກໍາລັງພັດທະນາລະບົບການຂຽນໂປລແກລມທີ່ເຮັດໃຫ້ການທົດລອງໃນຫ້ອງທົດລອງອັດຕະໂນມັດໂດຍການນໍາໃຊ້ຄຸນສົມບັດຂອງໄຟຟ້າແລະນ້ໍາເພື່ອເຄື່ອນຍ້າຍ droplets ໃນຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຂອງ electrodes. ຊຸດທີ່ສົມບູນຂອງຊອບແວແລະຮາດແວທີ່ເອີ້ນວ່າ Puddle ແລະ PurpleDrop, ສາມາດປະສົມ, ແຍກ, ຄວາມຮ້ອນຫຼືເຢັນຂອງແຫຼວຕ່າງໆແລະປະຕິບັດອະນຸສັນຍາຫ້ອງທົດລອງ.

ເປົ້າຫມາຍແມ່ນເພື່ອອັດຕະໂນມັດການທົດລອງຫ້ອງທົດລອງທີ່ປະຈຸບັນປະຕິບັດດ້ວຍຕົນເອງຫຼືໂດຍຫຸ່ນຍົນການຈັດການຂອງແຫຼວລາຄາແພງແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.

ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປສໍາລັບທີມງານ MISL ປະກອບມີການລວມເອົາລະບົບອັດຕະໂນມັດແບບງ່າຍດາຍ, ໃນຕອນທ້າຍກັບເຕັກໂນໂລຢີເຊັ່ນ Purple Drop, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເຕັກໂນໂລຢີອື່ນໆທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ການຄົ້ນຫາໂມເລກຸນ DNA. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຕັ້ງໃຈເຮັດໃຫ້ລະບົບອັດຕະໂນມັດຂອງພວກເຂົາເປັນໂມດູນເພື່ອໃຫ້ມັນສາມາດພັດທະນາໄດ້ຍ້ອນວ່າເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ສໍາລັບການສັງເຄາະ DNA, ລໍາດັບແລະການຫມູນໃຊ້ເກີດຂື້ນ.

"ຫນຶ່ງໃນຜົນປະໂຫຍດຂອງລະບົບນີ້ແມ່ນວ່າຖ້າພວກເຮົາຕ້ອງການປ່ຽນພາກສ່ວນຫນຶ່ງດ້ວຍສິ່ງໃຫມ່, ດີກວ່າຫຼືໄວ, ພວກເຮົາພຽງແຕ່ສາມາດສຽບສ່ວນໃຫມ່," Nguyen ເວົ້າ. "ນີ້ເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍກວ່າເກົ່າສໍາລັບອະນາຄົດ."

ຮູບພາບເທິງ: ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກ Microsoft ແລະມະຫາວິທະຍາໄລວໍຊິງຕັນໄດ້ບັນທຶກແລະນັບຄໍາວ່າ "ສະບາຍດີ", ການນໍາໃຊ້ລະບົບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ DNA ອັດຕະໂນມັດຢ່າງເຕັມສ່ວນທໍາອິດ. ນີ້ແມ່ນບາດກ້າວສໍາຄັນໃນການເຄື່ອນຍ້າຍເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ຈາກຫ້ອງທົດລອງໄປສູ່ສູນຂໍ້ມູນການຄ້າ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com