Νέο τσιπ βιοϋπολογιστών μπορεί να απογειώσει την Τεχνητή Νοημοσύνη

Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα νέο τσιπ βιοϋπολογιστών που κάνει υπολογισμούς χρησιμοποιώντας ένα υπόστρωμα DNA, συμπεριλαμβανομένων μαθηματικών πράξεων που είναι απαραίτητες για την εκπαίδευση της τεχνητής νοημοσύνης (AI) και την επεξεργασία μεγάλων δεδομένων.

Οι ερευνητές περιέγραψαν τη νέα βιοϋπολογιστική πλατφόρμα στις 19 Οκτωβρίου 2023 στο περιοδικό PLOS One. Το DNA είναι γνωστό ως το σχέδιο της ζωής και κωδικοποιεί γενετικές πληροφορίες, όπως τα δεδομένα μπορούν να κωδικοποιηθούν σε συσκευές αποθήκευσης με ηλεκτρονική βάση.

Συσκευές με βάση το DNA έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την κωδικοποίηση δεδομένων σε μικρή κλίμακα, αλλά αυτό το πρωτότυπο τσιπ χρησιμοποιεί το DNA και για την επεξεργασία δεδομένων.

“Το DNA είναι εξαιρετικό στην αποθήκευση πληροφοριών, στην πραγματικότητα, είναι πολύ καλύτερο από τους ηλεκτρονικούς τρόπους μνήμης, επειδή είναι περίπου 3 έως 6 τάξεις μεγέθους πιο συμπαγές από το περισσότερο υλικό μνήμης που διαθέτουμε- είναι επίσης πολύ πιο αξιόπιστο και ανθεκτικό”, ανέφερε σε δήλωσή του ο συν-συγγραφέας της μελέτης Amlan Ganguly, επικεφαλής του Τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ.

Το DNA έχει προταθεί εδώ και καιρό ως ένας πιο αποτελεσματικός τρόπος αποθήκευσης δεδομένων από τις συμβατικές μεθόδους, όπως οι σκληροί δίσκοι και οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSD), και εταιρείες όπως η Microsoft έχουν επίσης αναγνωρίσει το DNA ως έναν υποψήφιο για την αποθήκευση και τη διαχείριση των ιλιγγιωδών ποσοτήτων δεδομένων. Οι ερευνητές έχουν κατασκευάσει στο παρελθόν συσκευές αποθήκευσης με βάση το DNA, συμπεριλαμβανομένης της κωδικοποίησης των μορίων DNA των βακτηρίων με ένα βίντεο ενός αλόγου το 2017.

Όμως οι ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων στις πλατφόρμες αποθήκευσης με βάση το DNA είναι πολύ πιο αργές από τις συμβατικές συσκευές αποθήκευσης, σύμφωνα με μια δημοσίευση του 2018 στο περιοδικό 3Biotech. Η αποθήκευση DNA είναι επίσης πολύ πιο ακριβή στην κατασκευή.

Επιπλέον, όχι μόνο η αποθήκευση αλλά και η επεξεργασία δεδομένων σε συσκευές που έχουν κατασκευαστεί από DNA είναι σχετικά ανεξερεύνητη.

Στη μελέτη, ο Ganguly και η ομάδα του διερεύνησαν πώς να χειριστούν το DNA σε μοριακό επίπεδο ώστε να αντικατοπτρίζουν πολλές από τις λειτουργίες που μοιράζεται το DNA με την πληροφορική, όπως η αλληλουχία (ανάγνωση δεδομένων) και η σύνθεση (εγγραφή δεδομένων).

Κωδικοποίησαν δεδομένα στο DNA με το κόψιμο κλώνων σε διάφορα σημεία για να αναπαραστήσουν τα 1 και 0 του δυαδικού συστήματος και αναπαριστούσαν διαφορετικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο μικρορευστικών καναλιών. Αυτό μεταφέρει ρευστά γύρω από ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα για να εκτελέσουν λειτουργίες όπως χημικές αντιδράσεις. διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να αποθηκεύουν και να επεξεργάζονται δεδομένα στο ίδιο τσιπ και να εκτελούν βασικούς υπολογισμούς που μπορεί μια μέρα να βοηθήσουν στην εκπαίδευση μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης (AI).

Η επεξεργασία δεδομένων με βάση το DNA προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, σύμφωνα με την εργασία. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς υπολογιστές, η αποθήκευση και οι υπολογισμοί διεκπεραιώνονται από το ίδιο συστατικό και όχι από ξεχωριστά, αν και αυτό δεν είναι ένα πλεονέκτημα που απομονώνεται στην αποθήκευση του DNA.

Αυτό σημαίνει ότι επειδή το DNA μπορεί να αποθηκεύσει έως και 1.000 φορές περισσότερα δεδομένα ανά μονάδα όγκου από ό,τι οι SSD, η επεξεργασία των δεδομένων αυτών γίνεται πιο αποτελεσματική. Η επεξεργασία του DNA μπορεί επίσης να προσφέρει “πρωτοφανή παραλληλισμό” με την ταυτόχρονη εκτέλεση δισεκατομμυρίων λειτουργιών, έγραψαν οι επιστήμονες στο έγγραφό τους.

Η νέα αυτή συσκευή είναι μια απόδειξη της έννοιας, αλλά οι επιστήμονες ελπίζουν ότι με την κλιμάκωση της συσκευής μπορεί μια μέρα να χρησιμοποιηθεί για την εκπαίδευση συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης.

“Αυτή είναι η γέφυρα από την αποθήκευση στον υπολογισμό και η χρήση του DNA ως όχημα για να γίνει ο υπολογισμός”, δήλωσε ο Ganguly στην ανακοίνωση, προσθέτοντας ότι ένας υπολογιστής κατασκευασμένος από υπόστρωμα DNA θα μπορούσε να είναι πολύ πιο περιβαλλοντικά βιώσιμος από τα παραδοσιακά ηλεκτρονικά.

Must read

Related Articles