شريحة حاسوبية حيوية جديدة تجري الحسابات باستخدام الحمض النووي

ابتكر العلماء شريحة حاسوبية حيوية جديدة تقوم بإجراء الحسابات باستخدام ركيزة حمض نووي (DNA)، بما في ذلك العمليات الحسابية الأساسية لتدريب الذكاء الاصطناعي (AI) ومعالجة البيانات الضخمة.

ووصف الباحثون منصة الحوسبة البيولوجية الجديدة بأنه المخطط التفصيلي للحياة ويشفر المعلومات الجينية، تمامًا مثلما يمكن ترميز البيانات على أجهزة تخزين إلكترونية.

واستخدمت الأجهزة القائمة على الحمض النووي سابقًا لتشفير البيانات على نطاق صغير، لكن هذه الشريحة النموذجية تستخدم الحمض النووي لمعالجة البيانات أيضًا.

وقال جانجولي، رئيس قسم هندسة الكمبيوتر في معهد روتشستر للتكنولوجيا والمشارك في تأليف الدراسة، في بيان: "الحمض النووي ممتاز في تخزين المعلومات، وفي الواقع، إنه أفضل بكثير من طرق الذاكرة الإلكترونية لأنه أكثر ضغطًا بحوالي 3 إلى 6 مرات من معظم أجهزة الذاكرة التي نمتلكها ؛ كما أنه أكثر موثوقية ومتانة."

وبحسب ما نشر بموقع “لايف سينس” ، لطالما اقترح الحمض النووي كطريقة أكثر فاعلية لتخزين البيانات من الطرق التقليدية، مثل الأقراص الصلبة وأقراص الحالة الصلبة (SSDs)، وقد حددت شركات مثل مايكروسوفت أيضًا الحمض النووي كأحد المرشحين لتخزين وإدارة الكميات الهائلة من البيانات. 

وبنى الباحثون سابقًا أجهزة تخزين تعتمد على الحمض النووي، بما في ذلك ترميز جزيئات الحمض النووي للبكتيريا بفيديو حصان في عام 2017.

لكن سرعات نقل البيانات على منصات تخزين البيانات القائمة على الحمض النووي أبطأ بكثير من أجهزة التخزين التقليدية، وفقًا لبحث نُشر عام 2018 في مجلة 3Biotech، كما أن تخزين الحمض النووي أكثر تكلفة في التصنيع.

بالإضافة إلى ذلك، لم يتم استكشاف معالجة البيانات على أجهزة مبنية من الحمض النووي بشكل كبير، وليس مجرد تخزينها.

وحقق جانجولي وفريقه، في الدراسة، تقدما بشأن كيفية التلاعب بالحمض النووي على المستوى الجزيئي لمحاكاة العديد من الوظائف التي يتشاركها الحمض النووي مع الحوسبة، مثل التسلسل (قراءة البيانات) والتركيب (كتابة البيانات).

ويتم ترميز البيانات على الحمض النووي عن طريق قص خيوط في نقاط مختلفة لتمثيل 1s و 0s للثنائي، ويتم تمثيل حسابات مختلفة باستخدام شبكة من قنوات الموائع الدقيقة، ينقل هذا السوائل حول دائرة متكاملة لأداء وظائف كتفاعلات كيميائية.