Watafiti kutoka Microsoft na Chuo Kikuu cha Washington wameonyesha mfumo wa kwanza wa kiotomatiki unaoweza kusomeka wa kuhifadhi data kwa DNA iliyoundwa kwa njia isiyo halali. Hii ni hatua muhimu kuelekea kuhamisha teknolojia mpya kutoka kwa maabara za utafiti hadi vituo vya data vya kibiashara.
Watengenezaji walithibitisha wazo hilo kwa jaribio rahisi: walifanikiwa kusimba neno "hello" katika vipande vya molekuli ya DNA ya syntetisk na kuibadilisha kuwa data ya dijiti kwa kutumia mfumo kamili wa otomatiki wa mwisho hadi mwisho, ambao umeelezewa katika , iliyochapishwa Machi 21 katika Nature Scientific Reports.
Molekuli za DNA zinaweza kuhifadhi taarifa za kidijitali katika msongamano mkubwa sana, yaani, katika nafasi halisi ambayo ni amri nyingi za ukubwa ndogo kuliko ile inayokaliwa na vituo vya kisasa vya data. Ni mojawapo ya suluhu la kuahidi la kuhifadhi kiasi kikubwa cha data ambacho ulimwengu huzalisha kila siku, kutoka kwa rekodi za biashara na video za wanyama wa kupendeza hadi picha za matibabu na picha kutoka angani.
Microsoft inachunguza njia za kuziba pengo linalowezekana kati ya na tunataka kuhifadhi, na uwezo wetu wa kuzihifadhi. Njia hizi ni pamoja na ukuzaji wa algorithms na teknolojia za kompyuta za Masi . Hili lingeruhusu taarifa zote zilizohifadhiwa katika kituo kikubwa cha kisasa cha data kutoshea kwenye nafasi takriban saizi ya kete kadhaa.
"Lengo letu kuu ni kuzindua mfumo ambao, kwa mtumiaji wa mwisho, utaonekana karibu sawa na mfumo mwingine wowote wa uhifadhi wa wingu: habari hutumwa kwa kituo cha data na kuhifadhiwa hapo, na kisha inaonekana wakati mteja anaihitaji, β anasema Sr. Mtafiti wa Microsoft Karin Strauss. "Ili kufanya hivyo, tulihitaji kudhibitisha kuwa ilikuwa na maana kutoka kwa mtazamo wa kiotomatiki."
Taarifa hizo huhifadhiwa katika molekuli za DNA za sintetiki zinazoundwa katika maabara, badala ya DNA ya binadamu au viumbe vingine vilivyo hai, na zinaweza kusimbwa kwa njia fiche kabla ya kutumwa kwa mfumo. Ingawa mashine changamano kama vile viambatanisho na vifuatavyo tayari vinatekeleza sehemu muhimu za mchakato, hatua nyingi za kati hadi sasa zimehitaji kazi ya mikono katika maabara ya utafiti. "Haifai kwa matumizi ya kibiashara," Chris Takahashi, mtafiti mkuu katika Shule ya Sayansi ya Kompyuta na Uhandisi ya Paul Allen huko USF ().
"Huwezi kuwa na watu wanaokimbia kuzunguka kituo cha data na pipettes, inakabiliwa sana na makosa ya kibinadamu, ni ghali sana na inachukua nafasi nyingi," Takahashi alielezea.
Ili mbinu hii ya kuhifadhi data iwe na maana kibiashara, gharama za usanisi wa DNAβkuunda vizuizi vya msingi vya mfuatano wa maanaβna mchakato wa kupanga unaohitajika kusoma habari iliyohifadhiwa lazima zipunguzwe. Watafiti wanasema huu ndio mwelekeo .
Otomatiki ni sehemu nyingine muhimu ya fumbo, inayofanya uhifadhi wa data kwa kiwango cha kibiashara na cha bei nafuu zaidi, kulingana na watafiti wa Microsoft.
Chini ya hali fulani, DNA inaweza kudumu kwa muda mrefu zaidi kuliko mifumo ya kisasa ya kuhifadhi kumbukumbu, ambayo huharibika kwa miongo kadhaa. Baadhi ya DNA imeweza kuishi katika hali zisizofaa zaidi kwa makumi ya maelfu ya miakaβkatika pembe kubwa na kwenye mifupa ya wanadamu wa mapema. Hii inamaanisha kuwa data inaweza kuhifadhiwa kwa njia hii mradi ubinadamu upo.
Mfumo wa kiotomatiki wa kuhifadhi DNA hutumia programu iliyotengenezwa na Microsoft na Chuo Kikuu cha Washington (UW). Inabadilisha zile na sifuri za data ya dijiti kuwa mfuatano wa nyukleotidi (A, T, C na G), ambazo ni "vizuizi vya ujenzi" vya DNA. Kisha mfumo huo hutumia vifaa vya gharama nafuu, vilivyo nje ya rafu, vya maabara ili kusambaza viowevu na vitendanishi vinavyohitajika kwa synthesizer, ambayo hukusanya vipande vya DNA vilivyotungwa na kuviweka kwenye chombo cha kuhifadhi.
Mfumo unapohitaji kutoa habari, huongeza kemikali nyingine ili kutayarisha vizuri DNA na hutumia pampu zenye microfluidic kusukuma viowevu kwenye sehemu za mfumo zinazosoma mfuatano wa molekuli za DNA na kuzigeuza kuwa habari ambazo kompyuta inaweza kuelewa. Watafiti wanasema lengo la mradi huo halikuwa kuthibitisha kwamba mfumo unaweza kufanya kazi haraka au kwa bei nafuu, lakini tu kuonyesha kwamba automatisering inawezekana.
Mojawapo ya manufaa ya wazi zaidi ya mfumo wa uhifadhi wa DNA unaojiendesha ni kwamba huwaweka huru wanasayansi kutatua matatizo magumu bila kupoteza muda kutafuta chupa za vitendanishi au monotoni ya kuongeza matone ya kioevu kwenye mirija ya majaribio.
"Kuwa na mfumo wa kiotomatiki wa kufanya kazi ya kujirudia huruhusu maabara kuzingatia moja kwa moja kwenye utafiti na kuendeleza mikakati mipya ya kuvumbua haraka," alisema mtafiti wa Microsoft Bihlin Nguyen.
Timu kutoka kwa Maabara ya Mifumo ya Taarifa za Molekuli (MISL) tayari imeonyesha kuwa inaweza kuhifadhi picha za paka, kazi nzuri za fasihi, na kuhifadhi kumbukumbu za DNA na kutoa faili hizi bila makosa. Hadi sasa, wameweza kuhifadhi gigabyte 1 ya data katika DNA, kupiga .
Watafiti pia wameunda mbinu za kama vile kutafuta na kurejesha picha ambazo zina tufaha au baiskeli ya kijani kibichi kwa kutumia molekuli zenyewe, bila kugeuza faili kurudi kwenye umbizo la dijitali.
"Ni salama kusema kwamba tunashuhudia kuzaliwa kwa aina mpya ya mfumo wa kompyuta, ambapo molekuli hutumiwa kuhifadhi data na umeme kwa udhibiti na usindikaji. Mchanganyiko huu hufungua uwezekano wa kuvutia sana kwa siku zijazo, "alisema profesa wa Shule ya Allen katika Chuo Kikuu cha Washington. .
Tofauti na mifumo ya kompyuta inayotegemea silicon, uhifadhi na mifumo ya kompyuta inayotegemea DNA lazima itumie viowevu kusongesha molekuli. Lakini maji ni tofauti kwa asili kutoka kwa elektroni na yanahitaji ufumbuzi mpya kabisa wa kiufundi.
Timu ya Chuo Kikuu cha Washington, kwa ushirikiano na Microsoft, pia inaunda mfumo unaoweza kuratibiwa ambao huendesha majaribio ya maabara kiotomatiki kwa kutumia sifa za umeme na maji kuhamisha matone kwenye gridi ya elektrodi. Seti kamili ya programu na maunzi inayoitwa , inaweza kuchanganya, kutenganisha, kupasha joto au kupoza vimiminika mbalimbali na kutekeleza itifaki za maabara.
Lengo ni kufanya majaribio ya kimaabara yawe ya kiotomatiki ambayo kwa sasa yanafanywa kwa mikono au kwa kutumia roboti za bei ghali zinazoshughulikia maji na kupunguza gharama.
Hatua zinazofuata za timu ya MISL ni pamoja na kujumuisha mfumo rahisi wa kiotomatiki na wa mwisho hadi mwisho na teknolojia kama vile Purple Drop, pamoja na teknolojia zingine zinazowezesha utafutaji wa molekuli za DNA. Watafiti walifanya kimakusudi mfumo wao wa kiotomatiki kuwa wa kawaida ili uweze kubadilika kama teknolojia mpya za usanisi wa DNA, mpangilio na ghiliba zilivyoibuka.
"Moja ya faida za mfumo huu ni kwamba ikiwa tunataka kubadilisha moja ya sehemu na kitu kipya, bora au cha haraka, tunaweza tu kuunganisha sehemu mpya," Nguyen alisema. "Hii inatupa kubadilika zaidi kwa siku zijazo."
Picha ya juu: Watafiti kutoka Microsoft na Chuo Kikuu cha Washington walirekodi na kuhesabu neno "hujambo", kwa kutumia mfumo wa kwanza wa kuhifadhi data wa DNA uliojiendesha kikamilifu. Hii ni hatua muhimu katika kuhamisha teknolojia mpya kutoka kwa maabara hadi vituo vya data vya kibiashara.
Chanzo: mapenzi.com