DNA laskee ja tallentaa

North Carolina State Universityn ja Johns Hopkins Universityn tutkijat ovat osoittaneet teknologian, joka pystyy suorittamaan joukon datantallennus- ja laskentatoimintoja – toistuvasti tallentamaan, hakemaan, laskemaan, poistamaan tai uudelleenkirjoittamaan dataa – ja joka käyttää DNA:ta tavanomaisen elektroniikan sijaan.

Aiemmat DNA-datan tallennus- ja laskentatekniikat saattoivat suorittaa joitakin, mutta eivät kaikkia näistä tehtävistä.

"DNA-laskenta on kamppaillut haasteen kanssa, kuinka tallentaa, noutaa ja laskea, kun dataa tallennetaan nukleiinihappojen muodossa. "Mutta olemme osoittaneet, että nämä DNA-pohjaiset tekniikat ovat elinkelpoisia, koska olemme tehneet sellaisen." sanoo projektin johtaja Albert Keung.

Uuden teknologian mahdollistavat viimeaikaiset tekniikat, jotka ovat mahdollistaneet pehmeiden polymeerimateriaalien luomisen, joilla on ainutlaatuinen morfologia.

"Erityisesti olemme luoneet polymeerirakenteita, joita kutsumme dendrikolloideiksi – ne alkavat mikromittakaavassa, mutta haarautuvat toisistaan hierarkkisella tavalla nanomittakaavaisten kuitujen verkoston luomiseksi", sanoo professori Orlin Velev.

"Tämä morfologia luo rakenteen, jolla on suuri pinta-ala, jonka avulla voimme tallettaa DNA:ta nanofibrillien joukkoon tinkimättä datatiheydestä, joka tekee DNA:sta houkuttelevan datan tallennukseen."

"Voit laittaa tuhannen kannettavan tietokoneen dataa DNA-pohjaiseen tallennustilaan, joka on samankokoinen kuin kynäpyyhekumi", Keung kehuu.

"Kyky erottaa DNA-informaatio nanokuiduista, joille se on tallennettu, antaa meille mahdollisuuden suorittaa monia samoja toimintoja, joita voit tehdä elektronisilla laitteilla", sanoo paperin ensimmäinen kirjoittaja Kevin Lin.

"Voimme kopioida DNA-informaatiota suoraan materiaalin pinnalta vahingoittamatta DNA:ta. Voimme myös poistaa kohdistettuja DNA-kappaleita ja kirjoittaa sitten uudelleen samalle pinnalle, kuten poistaa ja kirjoittaa uudelleen kiintolevylle tallennettuja tietoja. Sen avulla voimme käytännössä suorittaa täyden valikoiman DNA-datan tallennus- ja laskentatoimintoja. Lisäksi havaitsimme, että kun talletamme DNA:ta dendrikolloidimateriaaliin, materiaali auttaa säilyttämään DNA:n.

"Voisi sanoa, että Keungin tiimi tarjoaa mikropiirien vastineen, ja tiimini luoma dendrikolloidinen materiaali tarjoaa piirilevyn", Velev sanoo.

Tutkijat ovat osoittaneet, että uusi tiedontallennus- ja laskentatekniikka – jota he kutsuvat "alkuperäiseksi DNA-varastoksi ja laskentamoottoriksi" - pystyy ratkaisemaan yksinkertaisia sudoku- ja shakkiongelmia. Testit viittaavat siihen, että se voisi tallentaa tietoja turvallisesti tuhansia vuosia kaupallisesti saatavilla oleviin tiloihin heikentämättä informaatiota tallentavaa DNA:ta.

"Lisäksi itse dendrokolloidinen isäntämateriaali on suhteellisen edullinen ja helppo valmistaa", Velev sanoo.

Aiheesta aiemmin:

DNA:n satunnaisuutta ja järjestyksellisyyttä hyödyntäen

DNA-tietotekniikka tehostuu

Olisiko DNA tulevaisuuden tietotekniikan perusta?