Ekspertët nga Microsoft dhe Universiteti i Washingtonit demonstruan sistemin e parë të automatizuar plotësisht për ruajtjen e të dhënave në ADN të krijuar më qëllim me mundësi leximi. Ky është një hap kyç në drejtim të transferimit të teknologjisë së re nga laboratorët hulumtues në qendrat komerciale të ruajtjes së të dhënave.
Zhvilluesit konfirmuan konceptin përmes një testi të thjeshtë: koduan me sukses fjalën "hello" në fragmente molekulash sintetike ADN dhe e kthyen atë sërish në të dhëna digjitale duke përdorur një sistem plotësisht të automatizuar, që përshkruhet në , e publikuar më 21 mars në Nature Scientific Reports.
Molekulat e ADN-sĂ« mund tĂ« ruajnĂ« informacion digjital me densitet shumĂ« tĂ« lartĂ«, qĂ« do tĂ« thotĂ« nĂ« njĂ« hapĂ«sirĂ« fizike, e cila Ă«shtĂ« shumĂ« mĂ« e vogĂ«l se ajo qĂ« zĂ«nĂ« qendrat moderne tĂ« ruajtjes sĂ« tĂ« dhĂ«nave. Kjo Ă«shtĂ« njĂ« nga zgjidhjet premtuese pĂ«r ruajtjen e njĂ« sasie tĂ« madhe tĂ« dhĂ«nash qĂ« bota gjeneron çdo ditĂ« â nga regjistrat e biznesit dhe videot me kafshĂ« tĂ« Ă«mbla deri te skanimet mjekĂ«sore dhe imazhet nga koha.
Microsoft po shqyrton mënyra për të adresuar hendekun e mundshëm midis dhe dëshirës sonë për t'i ruajtur ato, dhe aftësisë tonë për t'i ruajtur. Disa nga këto mënyra përfshijnë zhvillimin e algoritmeve dhe teknologjive të llogaritjeve molekulare për . Kjo do të lejonte që të gjithë informacioni i ruajtur në një qendër moderne të përpunimit të të dhënave të vendosej në një hapësirë, përafërsisht sa madhësia e disa zarave të lojës.
«Qëllimi ynë kryesor është të nxjerrim në punë një sistem që për përdoruesin e fundit do të duket pothuajse si çdo sistem tjetër i ruajtjes në cloud: informacioni dërgohet në qendrën e përpunimit të të dhënave dhe ruhet atje, dhe më pas thjesht shfaqet kur i nevojitet klientit,» thotë studiuesja e lartë e Microsoft, Karin Strauss. «Për këtë, na duhej të dëmtonim se ka kuptim praktik nga perspektiva e automatizimit».
Informacioni ruhet në molekulat sintetike të ADN-së, të krijuara në laborator, dhe jo në ADN-në e njerëzve ose krijesave të tjera të gjalla, dhe mund të kodifikohet para se të dërgohet në sistem. Megjithëse makinat komplekse, si sintetizuesit dhe sekvencerët, tashmë kryejnë pjesët kyçe të procesit, shumë nga hapat ndërmjet vazhdojnë të kërkojnë punë manuale në laboratorët kërkimorë. "Ky nuk është i përshtatshëm për përdorim komercial", tha Kris Takahashi, studiues i lartë në Shkollën e Informatikës dhe Inxhinierisë Paul G. Allen në Universitetin e Shteteve të Bashkuara.).
"Njerëzit me pipetat nuk mund të vrapojnë përmes qendrave të përpunimit të të dhënave, me këtë qasje ka shumë mundësi për gabim njerëzor, është shumë e shtrenjtë dhe kërkon shumë hapësirë", shpjegoi Takahashi.
Për që ky metodë e ruajtjes së të dhënave të ketë kuptim nga pikëpamja commerciale, është e nevojshme të reduktohen kostot si për sintezën e ADN-së - krijimin e blloqeve themelore ndërtimore me sekuenca të rëndësishme, ashtu edhe për procesin e sekvencimit, i cili është i nevojshëm për të lexuar informacionin e ruajtur. Studiuesit thonë se në këtë drejtim po ndodh .
Sipas studiuesve nga Microsoft, automatizimi është një pjesë tjetër kyçe e këtij enigme, që lejon organizimin e ruajtjes së të dhënave në shkallë komerciale dhe e bën atë më të arritshëm.
Në përputhje me disa kushte, ADN-ja mund të ekzistojë shumë më gjatë se mjetet aktuale të ruajtjes arkivuese, të cilat shkatërrohen brenda disa dekadash. Disa ADN ka arritur të ruhet në kushte jo ideale për disa dhjetëra mijëra vjet - në dërrasat e mamutëve dhe në kockat e njerëzve të hershëm. Pra, të dhënat mund të ruhen në këtë mënyrë, sa kohë që ekziston njerëzimi.
Sistemi automatizuar i ruajtjes së të dhënave të ADN-së përdor një program të zhvilluar nga ekspertët e Microsoft dhe Universitetit të Washingtonit (UW). Ai kthen bitet e të dhënave digjitale në sekuenca nukleotidesh (A, T, C dhe G), që përfaqësojnë "ndërtesat" e ADN-së. Pas kësaj, sistemi përdor pajisje laboratorike standarde dhe të përballueshme për të dërguar lëngjet dhe reagensët e nevojshëm në një sintetizues që zusammelon fragmentet e ADN-së dhe i vendos ato në një depo të ruajtjes.
Kur sistemi ka nevojë të nxjerrë informacion, ai shton përbërës të tjerë kimik për të përgatitur ADN-në që të jetë e duhur dhe përdor pompat mikrofluide për të shtyrë lëngjet në pjesët e sistemit që lexojnë sekuencat e molekulave të ADN-së dhe i kthejnë ato përsëri në informacion të kuptueshëm për kompjuterin. Kërkuesit thonë se qëllimi i projektit nuk ishte të provohej që sistemi mund të punonte shpejt ose me kosto të ulët, por thjesht për të treguar se automatizimi është i mundur.
Një nga përfitimet më të dukshme të një sistemi të automatizuar të ruajtjes së ADN-së është se ai u jep shkencëtarëve mundësinë të merren me challenges më komplekse, duke i liruar ata nga kërkimi i shisheve me reaktantë ose nga shtimi monoton i pika të lëngshme në tubat e testimit.
«Prania e një sistemi të automatizuar për kryerjen e punëve përsëritëse lejon që punonjësit e laboratorëve të përqendrohen direkt në hulumtime, të zhvillojnë strategji të reja për të implementuar inovacione më shpejt», tha kërkuesi nga Microsoft, Bihlin Nguyen.
Ekipi nga Laboratori i Sistemeve Informuese Molekulare (MISL) ka treguar tashmë se mund të ruajë fotografitë e koteleve, vepra të shkëlqyera letrare, dhe regjistrime arkivore në ADN dhe të nxjerrë këta skedarë pa gabime. Deri më tani ata kanë arritur të ruajnë 1 gigabajt të dhënash në ADN, duke thyer .
Kërkuesit gjithashtu kanë zhvilluar metoda për , si si bëjnë mundësinë për të kërkuar dhe nxjerrë vetëm imazhe që përmbajnë mollë ose biçikletë të gjelbër, duke përdorur vetë molekulat, pa e kthyer skedarin përsëri në formatin digjital.
«ĂshtĂ« e sigurt tĂ« thuhet se po vĂ«zhgojmĂ« lindjen e njĂ« sistemi tĂ« ri kompjuterik, ku molekulat pĂ«rdoren pĂ«r ruajtjen e tĂ« dhĂ«nave dhe elektronika pĂ«r menaxhim dhe pĂ«rpunim. Kjo kombinim hap mundĂ«si shumĂ« interesante pĂ«r tĂ« ardhmen», tha profesori i shkollĂ«s Allen nĂ« Universitetin e Washingtonit. .
Ndryshe nga sistemet kompjuterike të bazuara në komponentë silikoni, sistemet e ruajtjes dhe përpunimit të bazuara në ADN duhet të përdorin lëngje për të trasladuar molekulat. Por lëngjet natyrisht dallohen nga elektronet dhe kërkojnë zgjidhje teknike krejtësisht të reja.
Ekipi i Universitetit të Washingtonit, në bashkëpunim me Microsoft, po zhvillon gjithashtu një sistem programues që automatizon eksperimentet laboratorike, duke përdorur pronat e elektricitetit dhe ujit për të zhvendosur pika mbi një rrjet elektrodash. Grupi i plotë i softuerit dhe harduerit, i njohur si , mund të përziejë, ndanë, ngrohë ose ftohë lëngje të ndryshme dhe të kryejë protokollet laboratorike.
Qëllimi është të automatizohen eksperimentet laboratorike që aktualisht po kryhen me dorë ose nga robota të shtrenjtë që punojnë me lëngje, si dhe të reduktohen kostot.
Hapat e ardhshëm për ekipin MISL përfshijnë integrimin e një sistemi të thjeshtë të automatizuar mes qenieve me teknologjitë si Purple Drop, si dhe me teknologji të tjera që mundësojnë kërkimin në molekulat e ADN-së. Kërkuesit e bënë sistemin e tyre automatizuar modulor në mënyrë që ai të mund të zhvillohet me kalimin e teknologjive të reja për sintezën, sekuencimin dhe manipulimin e ADN-së.
«Një nga avantazhet e këtij sistemi është se nëse duam të zëvendësojmë një nga pjesët me diçka të re, më të avancuar ose më të shpejtë, ne mund ta lidhim thjesht pjesën e re, - tha Nguyen. - Kjo na jep fleksibilitet më të madh për të ardhmen.»
Imazhi i sipërm: hulumtuesit nga Microsoft dhe Universitatea e Washingtonit regjistruan dhe lexuan fjalën «hello», duke përdorur sistemin e parë plotësisht të automatizuar për ruajtjen e të dhënave në ADN. Ky është një hap kyç drejt transferimit të teknologjisë së re nga laboratorët në qendrat komerciale të përpunimit të të dhënave.
Burimi: habr.com
