Izraeli kutatók
DNAformer néven új módszert fejlesztettek ki a DNS-en tárolt információk
leolvasására, s ezzel jelentősen elősegíthetik az adattárolás új
technológiájának fejlődését – jelentette a Technion haifai műszaki egyetem.
A modern
társadalmakban a digitális adattárolás egyszerre jelentősebb gazdasági és
környezeti gondot jelent, amely az MI, a mesterséges intelligencia
fejlődésével, az egyre több adat felhasználásával súlyosbodik. Jelenleg
többnyire a felhőben, energiaigényes, áramot, vizet és földet felhasználó
hatalmas szerverfarmokban tárolják az adatokat, melyek a mérgező elektronikai
hulladékon túl az üvegházhatású gázok kibocsátásának körülbelül két
százalékáért, nagyjából a repülőiparral azonos mennyiségért felelősek.
A DNS a több
millió éves evolúció során a természetben kialakult molekuláris
információtároló egység, amely a digitális tároláshoz képest akár
százmilliószoros sűrűséggel képes az információ elraktározására. A továbbiakban
ez az adattárolás nem igényel energiabefektetést vagy karbantartást, nagyon
hosszú ideig tartós marad, ahogy az ősi, több százezer éves DNS-ben is látható.
De mindeddig
komoly nehézségekbe ütközött, hogy a szerverfarmok helyett DNS-ben tárolják az
információkat. Az egyik gond, hogy a DNS-szintézis, vagyis a kívánt információt
kódoló DNS-molekulák létrehozása több tízezerszer drágább, és sokkal tovább
tart a digitális kódolásnál. Ráadásul ezek a biológiai folyamatok hibával
járnak.
Ezen túl,
ellentétben a digitális információval, a DNS-ben kódolt információ sorrend
nélküli. „Információt lekérni a DNS-ből olyan, mintha egy könyvet olvasnánk,
miután valaki véletlenszerű hibákat szúrt bele, majd átfuttatta egy papírzúzdán” – közölte Omer Tzabari phd hallgató, az izraeli kutatócsoport egyik tagja.
A Technion Taub
számítástechnikai karának kutatói, köztük Omer Tzabri, Daniela Bar-Lev, Itay
Or, Tobi Ecion és Eitan Jakovi ezt a gondot próbálta orvosolni, amikor
innovatív módszert dolgozott ki DNS -en tárolt információ gyors és hatékony
leolvasására.
A Nature Machine
Intelligence című folyóiratban publikált tanulmányukban egy mesterséges
intelligencia-alapú módszert mutattak be, amely a jelenleg legpontosabb
módszerhez képest háromezerkétszázszorosára gyorsítja a DNS adatbázisokból
származó információk kiolvasásának sebességét, és a hibák kijavítását is
negyven százalékkal javítja.
Az MI segítségével
elkészített technológiát DNAformernek hívják, s a DNS-ben kódolt információk
dekódolása mellett a DNS-re jellemző hibajavító algoritmust is tartalmaz.
„Az iparág az egyre olcsóbb szintézisfolyamatok felé halad, amelyek egyben +zajosabbak+, vagyis több hibát tartalmaznak” – hangsúlyozta Jakobi. „Eljárásunk a nagy, akár hét százalékos, vagy rosszabb hibaarányt is képes kezelni” – mondta.
A kutatók
kifejlesztettek egy olyan mechanizmust, amely azonosítja a „különösen zajos”
DNS-szekvenciákat és megfejti őket. „Ha átlagosan hét százalékos is a
hibaarány, hirtelen jön egy ötven százalékban hibás szakasz, vagy olyan
szakasz, amely teljesen eltűnik. Kifejlesztettünk egy olyan mechanizmust, amely
képes azonosítani ezen helyeket, és ott egy erősebb algoritmikus eszközt is
futtatunk, mely hosszabb ideig tart.”
A szakemberek
szerint a jövőben sem fogják a világ összes információját DNS-en tárolni, hanem
inkább az archív adatokat, amelyeket ritkán használnak.
„Nem gond, hogy ezek az információk DNS-kémcsövekben vannak, és néhány napba is beletelik, mire elolvassák – ahogyan ma is több munkanapot vesz igénybe a néhány évvel ezelőtti csekkek kikérése a banktól. Mert ha az információ a DNS-en van, az jelentősen csökkenti a költségeket” – közölte Tzabari.
„Az információ
tárolása a DNS-ben egy fantasztikus megoldás az adattárolás problémájára. Úgy
tűnik, hogy az új módszerrel legalább a számítástechnikai kihívást megoldottuk.
A jelenleg megmaradt fő probléma a szintézis, az adatok rögzítésének a költsége”
– tette hozzá Jakovi. (MTI)
