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DNA de armazenamento de dados, dar um salto adiante com ‘DORIS

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Uma nova abordagem para o DNA sistemas de armazenamento de dados fornece aos usuários a capacidade de ler ou modificar arquivos de dados sem destruí-los, dizem os pesquisadores.

O trabalho faz com que os sistemas mais fáceis de escala para uso prático.

“A maioria dos existentes DNA sistemas de armazenamento de dados dependem da reação em cadeia da polimerase (PCR) para acessar os arquivos armazenados, o que é muito eficiente para a cópia de informações, mas apresenta alguns desafios significativos”, diz Albert Keung, um professor assistente de química e engenharia biomolecular em North Carolina State University e co-autor de um estudo sobre o trabalho em A Natureza Das Comunicações.

“Desenvolvemos um sistema chamado de Dinâmica de Operações e Reutilizáveis, Armazenamento de Informações, ou DORIS, que não depende de PCR. Que nos tem ajudado a resolver alguns dos principais obstáculos que enfrentam implementação prática de DNA tecnologias de armazenamento de dados.”

DNA sistemas de armazenamento de dados têm o potencial para realizar ordens de magnitude mais informações do que os sistemas existentes de tamanho comparável. No entanto, as tecnologias existentes têm se esforçado para resolver uma série de preocupações relacionadas com a aplicação prática.

Os sistemas atuais dependem de sequências de DNA chamado primer de vinculação de sequências que são adicionados para as extremidades das cadeias do ADN que armazenam informações. Em suma, a cartilha-sequência de ligação de DNA serve como um nome de arquivo. Quando você deseja que um determinado arquivo, você recupera os fios de DNA com a seqüência.

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Muitos dos obstáculos práticos para DNA tecnologias de armazenamento de dados giram em torno do uso da PCR para recuperar dados armazenados. Sistemas que dependem de PCR tem drasticamente aumentar e diminuir a temperatura de armazenamento do material genético para rasgar o double-stranded DNA separados e revelar o primer-sequência de ligação.

Isso resulta em todos os DNA—primer-vinculação de sequências e de armazenamento de dados de sequências—natação livre em um tipo de material genético de sopa. As tecnologias que podem, em seguida, ordenar a sopa para localizar, obter, e a respectiva cópia de DNA, usando a PCR. As oscilações de temperatura são problemáticos para o desenvolvimento de tecnologias práticas, e a técnica do PCR-se gradualmente consome ou usa—se a versão original do arquivo que está sendo recuperado.

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DORIS tem uma abordagem diferente. Em vez de usar double-stranded DNA como um primer-sequência de ligação, DORIS usa um “balanço” que consiste em uma única fita de DNA—como uma cauda que fluxos de trás do double-stranded DNA que, na verdade, armazena dados.

Enquanto as técnicas tradicionais necessário flutuações de temperatura rasgar o DNA, a fim de encontrar o primer de vinculação de sequências, usando um single-stranded balanço significa que DORIS pode encontrar o primer de vinculação de sequências sem perturbar o double-stranded DNA.

“Em outras palavras, DORIS pode trabalhar à temperatura ambiente, tornando-o muito mais viável desenvolver DNA tecnologias de gerenciamento de dados que são viáveis em situações reais”, diz o co-autor James Tuck, um professor de engenharia elétrica e de computação.

O outro benefício de não ter que rasgar as cadeias do ADN é que a sequência do DNA em que o balanço pode ser o mesmo como uma seqüência encontrada no double-stranded região do ficheiro de dados em si. O que é difícil de alcançar em PCR baseado em sistemas sem sacrificar a densidade da informação—uma vez que o sistema não seria capaz de diferenciar entre o primer de vinculação de sequências e de armazenamento de dados de sequências.

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“DORIS nos permite aumentar significativamente a densidade de informação do sistema, e também o torna mais fácil de escala para realmente lidar com grandes bases de dados”, diz o estudante de Doutorado Kevin Lin, o primeiro autor do estudo.

E uma vez DORIS identificou a correta seqüência de DNA, ele não depende de PCR para fazer cópias. Em vez disso, DORIS transcreve o DNA para o RNA, que é, em seguida, reverter-transcrito de volta no DNA que o sistema de armazenamento de dados pode ler.

Em outras palavras, DORIS não tem para consumir o arquivo original para lê-lo.

O single-stranded balanços também pode ser modificado, permitindo que os usuários para renomear arquivos, apagar arquivos ou “lock” – os, efetivamente, tornando-os invisíveis para outros usuários.

“Desenvolvemos um protótipo funcional da DORIS, de modo que sabemos que funciona,” Keung, diz. “Estamos agora interessados em expandir, acelerando-a, e colocando-o em um dispositivo que automatiza o processo, tornando—o amigável.”

Suporte para a pesquisa veio da National Science Foundation, North Carolina State University, a Investigação e a Inovação Financiamento de Sementes Prêmio, Carolina do Norte Centro de Biotecnologia Flash Conceder, e um Departamento de Ensino de Graduação Assistência em Áreas de Necessidade comunhão.

Fonte: NC Estado

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