Izraēlas Tehnoloģiju institūta (Technion) pētnieki izstrādāja mākslīgā intelekta balstītu metodi, kas paātrina datu meklēšanu, kas saglabāti DNS, trīs reizes un vienlaikus uzlabo precizitāti.
DNS molekula ir atbildīga par dzīvo organismu ģenētiskā koda saglabāšanu un sastāv no īpaša organisko savienojumu secības - nukleotīdiem. Tie tiek klasificēti četros tipos, kurus apzīmē ar burtiem A, C, G un T. Atšķirībā no tradicionālās skaitļošanas, kur dati tiek kodēti tikai ar diviem cipariem (0 un 1), saglabāšana DNS balstās uz četru burtu secībām, kas būtiski palielina iespējamo kombināciju skaitu.
Izvietošana datu DNS var nodrošināt patiesi ilgtermiņa informācijas saglabāšanu (simtiem tūkstošu gadu) un datu blīvumu, kas ir 100 miljonus reižu lielāks nekā esošās digitālās uzglabāšanas iespējas. Šīs tehnoloģijas izmantošanai nepieciešama DNS sintēze — DNS molekulu veidošana, balstoties uz informāciju kodējošām secībām. Lai nolasītu saglabātos datus, ir vajadzīga DNS sekvencēšana.
Informācijas uzglabāšana DNS ir saistīta ar vairākām tehnoloģiskām problēmām. Sintēze un sekvencēšana ir ilgstoši procesi, kuri ir pakļauti dzēšanas, ievietošanas un aizstāšanas kļūdām. Sintēzes procesa ierobežojumu dēļ tiek izveidotas vairākas katras DNS molekulas kopijas, kas kodē datus. Šīs kopijas tiek uzglabātas kopā, bez jebkādas kārtības. Sekvencēšanas laikā rodas daudz kļūdainu šo molekulu kopiju – lielākā daļa no tām satur kļūdas, bet dažas pilnīgi pazūd.
Jauns pētījums, publicēts žurnālā Nature Machine Intelligence, piedāvā visaptverošu skaitļošanas risinājumu kļūdu meklēšanai un labojumiem sarežģītās DNS bāzētās uzglabāšanas sistēmās. Izmantojot uzlabotus algoritmus un kodēšanas metodes, pētnieki demonstrēja, ka viņu risinājums samazina meklēšanas un lasīšanas laiku no vairākām dienām līdz 10 minūtēm.
Technion izstrādātā metode DNAformer balstās uz transformera modeli, trenētu uz simulētiem datiem, ko rada simulators, kas arī tika izstrādāts Technion. Metode rekonstruē precīzas DNS secības no kļūdainām kopijām. Tā ietver īpašu kļūdu labošanas kodu, pielāgotu DNS.
Papildus drošības rezerve atklāj visvairāk trokšņainās DNS secības (nevēlamos signālus vai kļūdas, kas rodas sekvencēšanas procesā un var traucēt precīzai datu interpretācijai) un pielieto algoritmus, lai efektīvāk apstrādātu tos. Procesa beigās dati tiek pārvērsti digitālā informācijā.
Jaunā metode ļauj nolasīt 100 MB datus ar ātrumu, kas ir 3200 reizes lielāks nekā precīzākā esošā metode, nezaudējot precizitāti. Salīdzinot ar iepriekš zināmiem ātriem metodēm, DNAformer arī uzlabo precizitāti līdz pat 40%. Tas tika demonstrēts 3,1 MB datu kopā, kas ietvēra 24 sekunžu audio ierakstu no astronauta Nila Armstronga vārdiem uz Mēness, rakstisko tekstu, kas apspriež DNS kā perspektīvas uzglabāšanas metodes priekšrocības, un nejaušus datus.
Pētnieki plāno izstrādāt individuālās DNAformer versijas, kas pielāgotas dažādām vajadzībām. Viņi uzsver, ka viņu tehnoloģija ir mērogojama un pielāgojama, tas ir, to var optimizēt lielapjoma datu uzglabāšanas programmām, atbildot uz tirgus prasībām.
Avots: TechXplore
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra