ഹലോ! ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകളിൽ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ ഓട്ടോമാറ്റിക് ഡാറ്റ സംഭരണം

മൈക്രോസോഫ്റ്റിലെയും വാഷിംഗ്ടൺ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെയും ഗവേഷകർ കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിച്ച ഡിഎൻഎയ്ക്ക് വേണ്ടിയുള്ള ആദ്യത്തെ പൂർണ്ണ ഓട്ടോമേറ്റഡ്, റീഡബിൾ ഡാറ്റ സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റം പ്രദർശിപ്പിച്ചു. ഗവേഷണ ലാബുകളിൽ നിന്ന് വാണിജ്യ ഡാറ്റാ സെന്ററുകളിലേക്ക് പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ചുവടുവയ്പ്പാണിത്.

ഡവലപ്പർമാർ ഒരു ലളിതമായ പരിശോധനയിലൂടെ ആശയം തെളിയിച്ചു: അവർ "ഹലോ" എന്ന വാക്ക് ഒരു സിന്തറ്റിക് ഡിഎൻഎ തന്മാത്രയുടെ ശകലങ്ങളാക്കി വിജയകരമായി എൻകോഡ് ചെയ്യുകയും പൂർണ്ണമായും ഓട്ടോമേറ്റഡ് എൻഡ്-ടു-എൻഡ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ച് ഡിജിറ്റൽ ഡാറ്റയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. ലേഖനം, മാർച്ച് 21-ന് നേച്ചർ സയന്റിഫിക് റിപ്പോർട്ടുകളിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

ഈ ലേഖനം ഞങ്ങളുടെ വെബ്സൈറ്റിൽ ഉണ്ട്.

ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകൾക്ക് ഡിജിറ്റൽ വിവരങ്ങൾ വളരെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിൽ സംഭരിക്കാൻ കഴിയും, അതായത്, ആധുനിക ഡാറ്റാ സെന്ററുകൾ കൈവശം വച്ചിരിക്കുന്നതിനേക്കാൾ ചെറിയ അളവിലുള്ള ഫിസിക്കൽ സ്പേസിൽ. ബിസിനസ്സ് റെക്കോർഡുകൾ, ഭംഗിയുള്ള മൃഗങ്ങളുടെ വീഡിയോകൾ മുതൽ മെഡിക്കൽ ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ, ബഹിരാകാശത്ത് നിന്നുള്ള ചിത്രങ്ങൾ വരെ ലോകം ദിവസവും സൃഷ്ടിക്കുന്ന വലിയ അളവിലുള്ള ഡാറ്റ സംഭരിക്കുന്നതിനുള്ള വാഗ്ദാനമായ പരിഹാരങ്ങളിലൊന്നാണിത്.

തമ്മിലുള്ള സാധ്യതയുള്ള വിടവ് നികത്താനുള്ള വഴികൾ Microsoft പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയാണ് ഞങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ഡാറ്റയുടെ അളവ് ഞങ്ങൾ സംരക്ഷിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നു, അവ സംരക്ഷിക്കാനുള്ള നമ്മുടെ കഴിവും. ഈ രീതികളിൽ അൽഗോരിതങ്ങളുടെ വികസനവും മോളിക്യുലാർ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളും ഉൾപ്പെടുന്നു കൃത്രിമ ഡിഎൻഎയിൽ ഡാറ്റ എൻകോഡിംഗ്. ഒരു വലിയ ആധുനിക ഡാറ്റാ സെന്ററിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന എല്ലാ വിവരങ്ങളും ഏകദേശം നിരവധി ഡൈസുകളുടെ വലുപ്പമുള്ള സ്ഥലത്ത് ഉൾക്കൊള്ളാൻ ഇത് അനുവദിക്കും.

"അവസാന ഉപയോക്താവിന്, മറ്റേതൊരു ക്ലൗഡ് സംഭരണ ​​​​സിസ്റ്റം പോലെയുള്ള ഒരു സിസ്റ്റം സമാരംഭിക്കുക എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം: വിവരങ്ങൾ ഡാറ്റാ സെന്ററിലേക്ക് അയയ്ക്കുകയും അവിടെ സംഭരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ക്ലയന്റിന് ആവശ്യമുള്ളപ്പോൾ അത് ദൃശ്യമാകും. ” സീനിയർ മൈക്രോസോഫ്റ്റ് ഗവേഷകൻ കരിൻ സ്ട്രോസ് പറയുന്നു. “ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, ഒരു ഓട്ടോമേഷൻ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് ഇത് പ്രായോഗിക അർത്ഥമുള്ളതാണെന്ന് ഞങ്ങൾ തെളിയിക്കേണ്ടതുണ്ട്.”

മനുഷ്യരുടെയോ മറ്റ് ജീവജാലങ്ങളുടെയോ ഡിഎൻഎയിലല്ല, ഒരു ലബോറട്ടറിയിൽ സൃഷ്ടിച്ച സിന്തറ്റിക് ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകളിലാണ് വിവരങ്ങൾ സൂക്ഷിക്കുന്നത്, കൂടാതെ സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കുന്നതിന് മുമ്പ് എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാനും കഴിയും. സിന്തസൈസറുകളും സീക്വൻസറുകളും പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ യന്ത്രങ്ങൾ ഇതിനകം തന്നെ പ്രക്രിയയുടെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ നിർവഹിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടങ്ങളിൽ പലതിനും ഇതുവരെ ഒരു ഗവേഷണ ലബോറട്ടറിയിൽ സ്വമേധയാ അധ്വാനം ആവശ്യമാണ്. "ഇത് വാണിജ്യ ഉപയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല," യുഎസ്എഫിലെ പോൾ അലൻ സ്കൂൾ ഓഫ് കമ്പ്യൂട്ടർ സയൻസ് ആൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ സീനിയർ റിസർച്ച് ഫെലോ ആയ ക്രിസ് തകഹാഷി പറഞ്ഞു.പോൾ ജി. അലൻ സ്കൂൾ ഓഫ് കമ്പ്യൂട്ടർ സയൻസ് & എഞ്ചിനീയറിംഗ്).

“നിങ്ങൾക്ക് പൈപ്പറ്റുകളുമായി ഡാറ്റാ സെന്ററിന് ചുറ്റും ഓടാൻ കഴിയില്ല, ഇത് മനുഷ്യ പിശകിന് വളരെ സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് വളരെ ചെലവേറിയതും വളരെയധികം ഇടം എടുക്കുന്നതുമാണ്,” തകഹാഷി വിശദീകരിച്ചു.

ഈ ഡാറ്റാ സ്റ്റോറേജ് രീതി വാണിജ്യപരമായി അർത്ഥമാക്കുന്നതിന്, ഡിഎൻഎ സിന്തസിസ്-അർഥവത്തായ സീക്വൻസുകളുടെ അടിസ്ഥാന നിർമാണ ബ്ലോക്കുകൾ സൃഷ്‌ടിക്കുക-സംഭരിച്ച വിവരങ്ങൾ വായിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ക്രമപ്പെടുത്തൽ പ്രക്രിയയുടെ ചെലവ് കുറയ്ക്കണം. ഇതാണ് ദിശയെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികസനം.

മൈക്രോസോഫ്റ്റ് ഗവേഷകർ പറയുന്നതനുസരിച്ച്, ഓട്ടോമേഷൻ പസിലിന്റെ മറ്റൊരു പ്രധാന ഭാഗമാണ്, ഡാറ്റ സംഭരണം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ കൂടുതൽ താങ്ങാനാവുന്നതാക്കുന്നു.

ചില വ്യവസ്ഥകളിൽ, പതിറ്റാണ്ടുകളായി നശിക്കുന്ന ആധുനിക ആർക്കൈവൽ സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റങ്ങളേക്കാൾ ഡിഎൻഎയ്ക്ക് വളരെക്കാലം നിലനിൽക്കാൻ കഴിയും. ചില ഡിഎൻഎകൾക്ക് പതിനായിരക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി അനുയോജ്യമല്ലാത്ത അവസ്ഥകളിൽ അതിജീവിക്കാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട് - മാമോത്ത് കൊമ്പുകളിലും ആദ്യകാല മനുഷ്യരുടെ അസ്ഥികളിലും. മനുഷ്യത്വം നിലനിൽക്കുന്നിടത്തോളം കാലം ഈ രീതിയിൽ ഡാറ്റ സംഭരിക്കാമെന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം.

ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഡിഎൻഎ സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റം മൈക്രോസോഫ്റ്റും യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് വാഷിംഗ്ടൺ (യുഡബ്ല്യു) വികസിപ്പിച്ച സോഫ്റ്റ്വെയർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത് ഡിജിറ്റൽ ഡാറ്റയുടെ പൂജ്യങ്ങളെയും ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ (എ, ടി, സി, ജി) സീക്വൻസുകളാക്കി മാറ്റുന്നു, അവ ഡിഎൻഎയുടെ "ബിൽഡിംഗ് ബ്ലോക്കുകൾ" ആണ്. സിന്തസൈസറിലേക്ക് ആവശ്യമായ ദ്രാവകങ്ങളും റിയാക്ടറുകളും വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനായി സിസ്റ്റം വിലകുറഞ്ഞതും കൂടുതലും ഷെൽഫിൽ ഇല്ലാത്തതുമായ ലബോറട്ടറി ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് കെട്ടിച്ചമച്ച ഡിഎൻഎ ശകലങ്ങൾ ശേഖരിച്ച് ഒരു സംഭരണ ​​പാത്രത്തിൽ സ്ഥാപിക്കുന്നു.

സിസ്റ്റത്തിന് വിവരങ്ങൾ എക്‌സ്‌ട്രാക്‌റ്റുചെയ്യേണ്ടിവരുമ്പോൾ, ഡിഎൻഎ ശരിയായി തയ്യാറാക്കാൻ മറ്റ് രാസവസ്തുക്കൾ ചേർക്കുകയും മൈക്രോഫ്ലൂയിഡിക് പമ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകളുടെ ക്രമങ്ങൾ വായിക്കുകയും കമ്പ്യൂട്ടറിന് മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയുന്ന വിവരങ്ങളാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്ന സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങളിലേക്ക് ദ്രാവകങ്ങൾ തള്ളുന്നു. ഈ സംവിധാനം വേഗത്തിലോ വിലകുറഞ്ഞോ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് തെളിയിക്കുകയല്ല, മറിച്ച് ഓട്ടോമേഷൻ സാധ്യമാണെന്ന് കാണിക്കുക എന്നതായിരുന്നു പദ്ധതിയുടെ ലക്ഷ്യമെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു.

ഒരു ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഡിഎൻഎ സംഭരണ ​​​​സംവിധാനത്തിന്റെ ഏറ്റവും വ്യക്തമായ നേട്ടങ്ങളിലൊന്ന്, റിയാക്ടറുകളുടെ കുപ്പികൾക്കായി സമയം പാഴാക്കാതെ അല്ലെങ്കിൽ ടെസ്റ്റ് ട്യൂബുകളിൽ ദ്രാവക തുള്ളികൾ ചേർക്കുന്നതിന്റെ ഏകതാനതയില്ലാതെ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ ഇത് സ്വതന്ത്രരാക്കുന്നു എന്നതാണ്.

"ആവർത്തിച്ചുള്ള ജോലികൾ ചെയ്യാൻ ഒരു ഓട്ടോമേറ്റഡ് സിസ്റ്റം ഉള്ളത്, ഗവേഷണത്തിൽ നേരിട്ട് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കാനും വേഗത്തിൽ നവീകരിക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ തന്ത്രങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാനും ലാബുകളെ അനുവദിക്കുന്നു," മൈക്രോസോഫ്റ്റ് ഗവേഷകനായ ബിഹ്ലിൻ എൻഗുയെൻ പറഞ്ഞു.

മോളിക്യുലാർ ഇൻഫർമേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറിയിൽ നിന്നുള്ള സംഘം മോളിക്യുലാർ ഇൻഫർമേഷൻ സിസ്റ്റംസ് ലാബ് പൂച്ചകളുടെ ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ, അതിശയകരമായ സാഹിത്യകൃതികൾ എന്നിവ സംഭരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് (MISL) ഇതിനകം തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്. видео കൂടാതെ ഡിഎൻഎ റെക്കോർഡുകൾ ആർക്കൈവുചെയ്‌ത് പിശകുകളില്ലാതെ ഈ ഫയലുകൾ എക്‌സ്‌ട്രാക്‌റ്റുചെയ്യുക. ഇന്നുവരെ, 1 ജിഗാബൈറ്റ് ഡാറ്റ ഡിഎൻഎയിൽ സംഭരിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു 200 MB എന്ന മുൻ ലോക റെക്കോർഡ്.

അതിനുള്ള രീതികളും ഗവേഷകർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് അർത്ഥവത്തായ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുകഫയലുകളെ വീണ്ടും ഡിജിറ്റൽ ഫോർമാറ്റിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാതെ തന്മാത്രകൾ ഉപയോഗിച്ച് ആപ്പിളോ പച്ച സൈക്കിളോ അടങ്ങിയ ചിത്രങ്ങൾ മാത്രം കണ്ടെത്തി വീണ്ടെടുക്കുന്നത് പോലെ.

“തന്മാത്രകൾ ഡാറ്റ സംഭരണത്തിനും ഇലക്ട്രോണിക്‌സ് നിയന്ത്രണത്തിനും പ്രോസസ്സിംഗിനും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ തരം കമ്പ്യൂട്ടർ സിസ്റ്റത്തിന്റെ പിറവിക്ക് ഞങ്ങൾ സാക്ഷ്യം വഹിക്കുന്നു എന്ന് സുരക്ഷിതമാണ്. ഈ കോമ്പിനേഷൻ ഭാവിയിലേക്കുള്ള വളരെ രസകരമായ സാധ്യതകൾ തുറക്കുന്നു, ”വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാലയിലെ അലൻ സ്കൂൾ പ്രൊഫസർ പറഞ്ഞു. ലൂയിസ് സെസെ.

സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഡിഎൻഎ അധിഷ്ഠിത സംഭരണവും കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളെ നീക്കാൻ ദ്രാവകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കണം. എന്നാൽ ദ്രാവകങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ സ്വഭാവമാണ്, പൂർണ്ണമായും പുതിയ സാങ്കേതിക പരിഹാരങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.

വാഷിംഗ്ടൺ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ടീം, മൈക്രോസോഫ്റ്റുമായി സഹകരിച്ച്, ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ ഗ്രിഡിൽ തുള്ളികൾ നീക്കുന്നതിന് വൈദ്യുതിയുടെയും വെള്ളത്തിന്റെയും ഗുണവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിച്ച് ലബോറട്ടറി പരീക്ഷണങ്ങൾ ഓട്ടോമേറ്റ് ചെയ്യുന്ന ഒരു പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന സംവിധാനവും വികസിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു സമ്പൂർണ്ണ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയറും ഹാർഡ്‌വെയറും എന്ന് വിളിക്കുന്നു പുഡിൽ ആൻഡ് പർപ്പിൾഡ്രോപ്പ്, വിവിധ ദ്രാവകങ്ങൾ കലർത്താനും വേർതിരിക്കാനും ചൂടാക്കാനും തണുപ്പിക്കാനും ലബോറട്ടറി പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ നടത്താനും കഴിയും.

നിലവിൽ സ്വമേധയാ അല്ലെങ്കിൽ വിലകൂടിയ ലിക്വിഡ് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന റോബോട്ടുകൾ വഴി നടത്തുന്ന ലബോറട്ടറി പരീക്ഷണങ്ങൾ ഓട്ടോമേറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെലവ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യം.

എം‌ഐ‌എസ്‌എൽ ടീമിന്റെ അടുത്ത ഘട്ടങ്ങളിൽ പർപ്പിൾ ഡ്രോപ്പ് പോലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി ലളിതവും എൻഡ്-ടു-എൻഡ് ഓട്ടോമേറ്റഡ് സിസ്റ്റവും ഡിഎൻഎ തന്മാത്രകൾ തിരയുന്നത് പ്രാപ്‌തമാക്കുന്ന മറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യകളും സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. ഗവേഷകർ മനഃപൂർവ്വം അവരുടെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് സിസ്റ്റം മോഡുലാർ ആക്കി, അതുവഴി ഡിഎൻഎ സിന്തസിസ്, സീക്വൻസിംഗ്, കൃത്രിമത്വം എന്നിവയ്ക്കുള്ള പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉയർന്നുവന്നു.

“ഈ സംവിധാനത്തിന്റെ ഒരു നേട്ടം, ഒരു ഭാഗത്തെ പുതിയതോ മികച്ചതോ വേഗതയേറിയതോ ആയ എന്തെങ്കിലും ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ഞങ്ങൾക്ക് പുതിയ ഭാഗം പ്ലഗ് ഇൻ ചെയ്യാൻ കഴിയും,” എൻഗുയെൻ പറഞ്ഞു. "ഇത് ഭാവിയിലേക്ക് കൂടുതൽ വഴക്കം നൽകുന്നു."

മുകളിലെ ചിത്രം: മൈക്രോസോഫ്റ്റിലെയും വാഷിംഗ്ടൺ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെയും ഗവേഷകർ "" എന്ന വാക്ക് രേഖപ്പെടുത്തി എണ്ണി.ഹലോ", ആദ്യത്തെ പൂർണ്ണ ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഡിഎൻഎ ഡാറ്റ സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ ലബോറട്ടറികളിൽ നിന്ന് വാണിജ്യ ഡാറ്റാ സെന്ററുകളിലേക്ക് മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഘട്ടമാണിത്.

അവലംബം: www.habr.com