Key Takeaways
- Eine neue Entdeckung könnte DNA zur Herstellung von Computerchips verwenden.
- Die Forschung ist der jüngste Schritt auf dem wachsenden Gebiet der DNA, das seit Jahrzehnten ins Stocken geraten ist, aber viel versprechend ist.
- DNA-basierte Computer sind nützlich, weil sie extrem energieeffizient sind.
Computer, die mit DNA laufen, könnten sich dem Ziel nähern, praktische Geräte zu werden.
Forscher an einer südkoreanischen Universität haben kürzlich einen Weg gefunden, einen DNA-basierten Chip zu entwickeln, den ein PC steuern kann, um Berechnungen durchzuführen, so eine neue Forschungsarbeit. Das Team verwendete 3D-Druck, um einen Chip herzustellen, der die Boolesche Logik ausführen kann, eine der grundlegenden Methoden der Computerprogrammierung. Dies ist der neueste Schritt im wachsenden Bereich des DNA-Computing, das seit Jahrzehnten ins Stocken geraten ist, aber viel versprechend ist.
"Im Gegensatz zu digitalen Computern verbessern und erweitern DNA-Computer möglicherweise unsere Fähigkeiten, um in Zukunft über die Elektronik hinauszugehen", Hieu Bui, ein Professor, der DNA-Computing an der Katholischen Universität von Amerika studiert und nicht an der Studie beteiligt war, sagte Lifewire in einem E-Mail-Interview.
Zum Beispiel, sagte Bui, kann ein DNA-Computer „Biomarker wie DNA- oder RNA-Sequenzen als Eingabe verarbeiten und nützliche Bioinformationen (d. h. Zellzahlen, Blutgruppen usw.) als Ausgabe erzeugen.“
DNA, die berechnen kann
DNA ist die doppelsträngige Helix, die alle unsere genetischen Informationen enthält. Die einzelnen DNA-Einheiten haben Molekülpaare, die verwendet werden können, um Berechnungen für DNA-Computing durchzuführen.
In ihrer neuen Veröffentlichung sagen Wissenschaftler der Incheon National University in Korea, dass sie einen programmierbaren DNA-basierten mikrofluidischen Chip gefunden haben, den ein Personal Computer steuern kann. Der Chip verfügt über ein motorbetriebenes Ventilsystem, das mit einem PC oder Smartphone bedient werden kann.
"Unsere Hoffnung ist, dass DNA-basierte CPUs in Zukunft elektronische CPUs ersetzen werden, weil sie weniger Strom verbrauchen, was bei der globalen Erwärmung helfen wird", sagte Youngjun Song, der die Studie leitete, in einer Pressemitteilung. "DNA-basierte CPUs bieten auch eine Plattform für komplexe Berechnungen wie Deep-Learning-Lösungen und mathematische Modellierung."
Bui nannte das neue Papier von Incheon "ein vielversprechendes Zeichen für die Technologie, die sich seit den frühen 1980er Jahren entwickelt hat."
Computer auf DNA-Basis sind nützlich, weil sie extrem energieeffizient sind, selbst wenn sie riesige Datenmengen verarbeiten, da sie eher auf biologische Prozesse als auf Elektrizität angewiesen sind, sagte Datenstratege Nick Heudecker Lifewire in einem E-Mail-Interview.
"DNA-Computer sind auch im Vergleich zu herkömmlichen Computerarchitekturen widerstandsfähig", sagte er. "Unabhängig von seinen Erfolgen ist traditionelles Computing anfällig. Ein wachsames Management von Bedingungen, Umgebungen und Eingaben ist erforderlich, um irgendeine Form von Erfolg zu erzielen."
Wir hoffen, dass DNA-basierte CPUs in Zukunft elektronische CPUs ersetzen werden, weil sie weniger Strom verbrauchen, was zur globalen Erwärmung beitragen wird.
Da es sich um ein biologisches System handelt, ist DNA in der Lage, Fehler zu überprüfen und sich selbst zu reparieren, was sie zu einer idealen Datenspeicher- und Rechenplattform macht, sagte Heudecker.
"Diese inhärente Resilienz, gepaart mit seiner Speicherdichte, bringt DNA-Computing in eine einzigartige Position im Vergleich zu anderen Computeroptionen, wie Quantencomputing", fügte er hinzu.
DNA in Maschinen verwandeln
Viele Unternehmen versuchen, mithilfe der DNA-Technologie nützliche Computer herzustellen, sagte Heudecker.
Das Startup CATALOG zum Beispiel behauptet, eine einzigartige Methode zur Kodierung von Daten als DNA zu haben, die einen kostengünstigeren Ansatz verwendet. Das Unternehmen behauptet, es habe erfolgreich den gesamten Text der englischen Wikipedia in synthetische DNA kodiert.
Helixworks stellt einen DNA-basierten Tagging-Mechanismus her, der physische Gegenstände identifizieren und ihre Herkunft nachweisen kann, sagte Heudecker. Das Produkt HelixID ermöglicht es Herstellern, detaillierte Produktinformationen wie Seriennummern, Los- oder Chargennummern und Verfallsdaten direkt in Dinge wie Lebensmittel und Getränke, Arzneimittel und Textilien, Bekleidung und Luxusgüter in einen DNA-Strang einzubetten.
Manche DNA-Technologien befinden sich noch in der frühen Forschungsphase. Micron Technology arbeitet an der DNA-Datenspeicherung als neue Form des Gedächtnisses, genannt Nucleic Acid Memory (NAM). Microsoft arbeitet mit der University of Washington zusammen und hat die Speicherung und den Abruf von DNA-Daten demonstriert.
Aber praktische DNA-Computer sind wahrscheinlich noch etwa zehn Jahre davon entfernt, in die Verkaufsregale zu kommen, sagte Heudecker.
"Aktuelle Technologien zur DNA-Sequenzierung und -Synthese sind zu teuer und zu langsam, um mit der traditionellen Computerinfrastruktur zu konkurrieren", sagte er.
