مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

علماء يطورون نظام تخزين بيانات جديد يعتمد على “DNA”

0 103

طوّر باحثون من جامعة ولاية كارولينا الشمالية في الولايات المتحدة نهجًا رائدًا لأنظمة تخزين بيانات الحمض النووي (DNA) التي تزيل بعض العقبات الرئيسية التي تواجه تطوير التكنولوجيا.

وأنشأ العلماء نظامًا يسهل توسيع نطاقه للاستخدام العملي ويقربنا خطوة تجريبية أقرب إلى رؤية أنظمة تخزين الحمض النووي تدخل حيز الاستخدام الشائع.

- نحن أمثلة حية لقوة حوسبة

علماء يطورون نظام تخزين بيانات جديد يعتمد على "DNA"

إحدى الميزات الرئيسية لتخزين الحمض النووي على الحوسبة الكمومية هي أننا نعلم أنها تعمل؛ كل واحد منا هو مثال حي لتخزين البيانات والقدرة الحسابية لحوسبة الحمض النووي(DNA).

علاوة على ذلك، يمكن عصر أكثر من 10 تريليون جزيء من الحمض النووي في سنتيمتر مكعب واحد. وهذا يعني أن السنتيمتر المكعب من المواد يمكنه نظريًا إجراء 10 تريليونات عملية حسابية في وقت واحد واحتواء ما يصل إلى 10 تيرابايت من البيانات. هذه أوامر بحجم معلومات أكثر من الأنظمة الحالية ذات الحجم المماثل. وعلى الرغم من ذلك، فهناك بعض العقبات المهمة التي يجب التغلب عليها.

قال “ألبرت كيونغ”؛ المؤلف المشارك في الورقة البحثية: “تعتمد معظم أنظمة تخزين بيانات الحمض النووي الحالية على تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)؛ للوصول إلى الملفات المخزنة، وهو أمر فعال للغاية في نسخ المعلومات ولكنه يمثل بعض التحديات الكبيرة”.

وأوضح: “طورنا نظامًا يسمى العمليات الديناميكية وتخزين المعلومات القابلة لإعادة الاستخدام أو (DORIS)، ولا يعتمد على PCR، مشيرًا إلى أن ذلك ساعدنا في معالجة بعض العقبات الرئيسية التي تواجه التنفيذ العملي لتقنيات تخزين بيانات الحمض النووي.

- قل مرحبًا لـ (DORIS)

علماء يطورون نظام تخزين بيانات جديد يعتمد على "DNA"

تعتمد الأنظمة الحالية -إلى حد كبير- على سلاسل من (DNA) تسمى تسلسلات الربط التمهيدي، تتم إضافتها إلى نهايات خيوط (DNA) التي تخزن المعلومات.

في النهاية، يعمل تسلسل الربط الأولي للحمض النووي كاسم ملف، وعندما يريد المستخدم ملفًا معينًا فإنه يسترد خيوط الحمض النووي التي تحمل هذا التسلسل.

إحدى المشكلات الرئيسية في أنظمة حوسبة التي تستخدم (PCR) هي أنه من أجل تمزيق الحمض النووي المزدوج الشرائط والكشف عن تسلسل الربط التمهيدي، ويجب على النظام رفع درجة حرارة المواد الجينية المخزنة وخفضها بشكل كبير.

تستخدم (DORIS) نهجًا عمليًا أكثر، فبدلًا من استخدام الحمض النووي مزدوج السلاسل كتسلسل ربط أولي، تستخدم (DORIS) “عبء” يتكون من حبل واحد من الحمض النووي، هذا يعني أنه يمكن لـ (DORIS) العثور على تسلسلات الربط التمهيدي ذات الصلة دون إزعاج الحمض النووي مزدوج الشرائط، ما يلغي الحاجة إلى تغييرات جذرية في درجة الحرارة.

ويقول “جيمس توك”؛ المؤلف المشارك في الورقة وأستاذ الكهرباء والحاسوب الهندسة في ولاية نورث كارولاينا: “بمعنى آخر يمكن لـ (DORIS) العمل في درجة حرارة الغرفة، ما يجعل من الممكن تطوير تقنيات إدارة بيانات الحمض النووي التي تكون قابلة للتطبيق في سيناريوهات العالم الحقيقي”.

ما هو أكثر من ذلك، بمجرد أن تحدد (DORIS) تسلسل الحمض النووي الصحيح، فإنها لا تعتمد على (PCR) لعمل نسخ. بدلًا من ذلك، يتولى النظام نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي، ثم يتم نسخه عكسيًا إلى الحمض النووي. سيتعين على الأنظمة السابقة التي تستخدم (PCR) تدمير الملف لقراءته.

ويتابع ” كيونغ”: “طورنا نموذجًا أوليًا وظيفيًا لـ (DORIS)؛ لذا نعلم أنه يعمل. نحن الآن مهتمون بتوسيعها وتسريعها ووضعها في جهاز يعمل على أتمتة العملية، ما يجعلها سهلة الاستخدام”.

المصدر:Interestingengineering: Scientists Develop New Scalable DNA-Based Data Storage System
الرابط المختصر :

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.