Новый компьютерный чип, наполненный ДНК, может выполнять вычисления и сделать будущие модели искусственного интеллекта намного более эффективными.

Новый компьютерный чип, наполненный ДНК, может выполнять вычисления и сделать будущие модели искусственного интеллекта намного более эффективными.

1 мин


Учёные создали новый биокомпьютерный чип, который выполняет вычисления с использованием ДНК-субстрата, включая математические операции, необходимые для обучения искусственного интеллекта (ИИ) и обработки больших данных.

Исследователи описали новую биокомпьютерную платформу 19 октября 2023 года в журнале PLOS One. ДНК известна как основа жизни и кодирует генетическую информацию так же, как данные могут быть закодированы на электронных устройствах хранения данных.

Новый компьютерный чип, наполненный ДНК, может выполнять вычисления и сделать будущие модели искусственного интеллекта намного более эффективными.
Микрофлюидное устройство, созданное в инженерных лабораториях RIT. Изображение: Photography/RIT

Устройства на основе ДНК и ранее использовались для кодирования данных в небольших масштабах, но этот прототип чипа использует ДНК ещё и для обработки данных.

«ДНК превосходно хранит информацию, на самом деле, она намного лучше, чем электронные виды памяти, потому что она примерно на 3-6 порядков компактнее, чем большинство имеющихся у нас устройств памяти; она также гораздо более надёжна и долговечна», — сказал в своём заявлении соавтор исследования Амлан Гангули (Amlan Ganguly), заведующий кафедрой компьютерной инженерии Рочестерского технологического института (США).

ДНК уже давно предлагается как более эффективный способ хранения данных, чем традиционные методы, такие как жёсткие диски и твердотельные накопители (SSD), при этом такие компании, как Microsoft, также определили ДНК как одного из кандидатов на хранение и управление стремительно растущими объёмами данных. Ранее исследователи уже создавали устройства хранения данных на основе ДНК, в том числе кодировали молекулы ДНК бактерий с помощью видеозаписи лошади в 2017 году.

Но скорость передачи данных на платформах хранения на основе ДНК намного медленнее, чем на обычных устройствах хранения, согласно статье 2018 года, опубликованной в журнале 3Biotech. Хранилище ДНК также намного дороже в производстве.

Кроме того, относительно неисследовано не только хранение, но и обработка данных на устройствах, построенных на основе ДНК.

В ходе исследования Гангули и его команда изучали, как манипулировать ДНК на молекулярном уровне, чтобы отразить многие функции, которые ДНК разделяет с компьютерами, такие как секвенирование (чтение данных) и синтез (запись данных).

Данные на ДНК кодировались путём надрезания нитей в различных точках для представления единиц и нулей двоичного кода и представляли различные вычисления с использованием сети микрофлюидных каналов. Подобные действия позволяли перемещать жидкости по интегральной схеме для выполнения функций, подобных химическим реакциям.

Специалисты обнаружили, что в состоянии хранить и обрабатывать данные на одном и том же чипе и выполнять базовые вычисления, которые однажды могут помочь в обучении моделей искусственного интеллекта (ИИ).

Согласно статье, обработка данных на основе ДНК даёт множество преимуществ. В отличие от обычных вычислений, компоненты хранения и вычисления обрабатываются одним и тем же компонентом, а не отдельными компонентами, хотя это преимущество не ограничивается хранением ДНК.

Это означает, что, поскольку ДНК может хранить в 1000 раз больше данных на единицу объёма, чем твердотельные накопители, обработка этих данных становится более эффективной. Обработка ДНК также может обеспечить «беспрецедентный параллелизм», выполняя миллиарды операций одновременно, пишут учёные в своей статье.

Это новое устройство является лишь проверкой концепции, но учёные надеются, что за счёт масштабирования устройства однажды его можно будет использовать для обучения систем искусственного интеллекта.

«Это мост от хранения к вычислениям и использованию ДНК в качестве средства для выполнения вычислений», — сказал Гангули в своём заявлении, добавив, что компьютер, созданный на основе ДНК-субстрата, может быть гораздо более экологически устойчивым, чем имеющаяся сейчас традиционная электроника.


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

Включить уведомления Да Спасибо, не надо