Hosszú évek óta kísérleteznek a szilíciumalapú chipek alternatíváival, ezek egyike az úgynevezett DNS-számítások.
Az amerikai Rochester Technológiai Intézet (RIT) kutatói „labor a chipen” (lab-on-chip) jellegű mikrofolyadékos DNS-processzort fejlesztettek. A processzor nemcsak számításokat képes végezni, hanem a DNS-ben tárolt adatokat olvassa, és írni is tudja.
DNS-alapú CPU
A prototípus mesterséges neurális hálók a DNS-ben tárolt adatokon, főként a módosított DNS-molekulák mikrofolyadékos oldatain végzett számításait támogatja. A DNS CPU-val (központi feldolgozó egységgel) bővülnek a kivitelezhető matematikai és nemlineáris számítások, mindazok, amiket egy CPU-tól látni szeretnénk. Más eszközökkel történő hálózatépítési képességekkel szintén rendelkezik.
A fejlesztők egyik célja a DNS-számításokkal és -tárolással a mai bigdata-technológiák fenntarthatóbb alternatíváját megtalálni. A számokat speciálisan módosított DNS-molekulákat tartalmazó oldatok koncentrációjában és a velük végzett számítási műveleteken keresztül jelenítik meg. A technológiával összeadás, szorzás, valamint a hálózati számításokhoz szükséges nemlineáris műveletek is elvégezhetők.
Miért ígéretes a DNS-számítás?
Az RIT fejlesztése mindenképpen fontos, viszont csak az utolsó lépés a jövőbeni hétköznapi használatban is működő DNS-számítás felé. Kínában tavaly fejlesztettek programozható DNS-t, januárban egy amerikai startup DNS-tárolásra vonatkozó technikával állt elő, és egy 1 kilobites DNS tárolókártyát is bemutatott.
A programozható DNS és a DNS-tárolás ugyan kicsit scifinek hangzó fogalmak, pedig nem azok, mert szilárd, megalapozott indokok szólnak az ezirányú kutatások folytatása mellett. Környezetbarátabbak, sűrűbb a tárolás: akár egy SSD harmada-hatodrésze is lehet.
Lehetőségek és akadályok
A DNS-ben lévő számítási és tárolási potenciál természetes szerkezetének és tulajdonságainak tudható be. Négy ATGC-molekulát (adenint, timint, guanint és citozint) tartalmaz, lehetővé téve a hatékonyabb adattárolást. A rendszer binárisan leképezi a DNS-t, viszont komplexitását kihasználva, könnyebben újraírható.
Az RIT kutatásával, a mikrofolyadékos DNS-tároló- és -számítóeszközzel tovább bővülnek a terület idővel adatközpontokban és egészségügyi alkalmazásokban is hasznosítható lehetőségei. A biomedikális alkalmazás egyelőre közelebb van a valósághoz, az adatközponti viszont környezetvédő potenciálja miatt tűnik izgalmasnak.
A technológiának persze megvannak a maga megoldandó problémái: lassú, hosszú a késleltetés, jelenlegi formájában nagy volumenben egyáltalán nem praktikus.
(Képek: Rochester Institute of Technology, Rawpixel)
