Noua întorsătură asupra stocării datelor ADN permite utilizatorilor să vizualizeze fișierele salvate

Cercetătorii din Universitatea de Stat din Carolina de Nord au transformat o lungă provocare în ADN stocarea datelor într-un instrument, utilizarea acestuia pentru a oferi utilizatorilor previzualizări ale fișierelor de date salvate – cum ar fi versiunile în miniatură ale fișierelor imagine.

Stocarea datelor ADN este o tehnologie atractivă, deoarece are potențialul de a stoca o cantitate mare de date într-un pachet mic, poate stoca aceste date mult timp și o face într-un mod eficient din punct de vedere energetic. Cu toate acestea, până acum, nu era posibilă previzualizarea datelor dintr-un fișier stocat ca ADN – dacă doreai să știi ce este un fișier, trebuia să „deschizi” întregul fișier.

„Avantajul tehnicii noastre este că este mai eficient din punct de vedere al timpului și banilor”, spune Kyle Tomek, autorul principal al unei lucrări despre lucrări și doctorat. student în statul NC. „Dacă nu sunteți sigur care fișier are datele dorite, nu trebuie să enumerați tot ADN-ul din toate fișierele posibile. În schimb, puteți sorta bucăți mult mai mici de fișiere ADN pentru a le servi ca previzualizare. “

Iată o prezentare rapidă a modului în care funcționează acest lucru.

Utilizatorii își „denumesc” fișierele de date atașând secvențe de ADN numite secvențe de legare a primerului la capetele firelor de ADN care stochează informațiile. Pentru a identifica și extrage un anumit fișier, majoritatea sistemelor utilizează reacția în lanț a polimerazei (PCR). În mod specific, utilizează un primer de ADN mic care se potrivește cu secvența corespunzătoare a legăturii de primer pentru a identifica firele de ADN care conțin fișierul dorit. Sistemul folosește apoi PCR pentru a face mai multe copii ale catenelor de ADN corespunzătoare și apoi secvențează întreaga probă. Deoarece procesul face mai multe copii ale firelor de ADN vizate, semnalul firelor vizate este mai puternic decât restul eșantionului, făcând posibilă identificarea secvenței de ADN țintă și citirea fișierului.

Cu toate acestea, o provocare cu care se confruntă cercetătorii de stocare a datelor ADN este că, dacă două sau mai multe fișiere au nume de fișiere similare, PCR va copia din greșeală părți ale mai multor fișiere de date. Ca urmare, utilizatorii trebuie să dea fișierelor nume foarte specifice pentru a evita obținerea de date dezordonate.

„La un moment dat ne-a venit în minte că am putea fi capabili să folosim aceste interacțiuni nespecifice ca instrument, mai degrabă decât să le privim ca pe o problemă”, spune Albert Keung, autor al unei lucrări despre lucrare și profesor asistent de inginerie chimică și biomoleculară în statul NC.

Mai exact, cercetătorii au dezvoltat o tehnică care utilizează nume de fișiere similare pentru a le permite să deschidă fie un întreg fișier, fie un anumit subset al acelui fișier. Acest lucru funcționează utilizând o convenție de denumire specifică atunci când denumiți un fișier și un anumit subset de fișiere. Aceștia pot alege dacă să deschidă întregul fișier sau doar versiunea „preview”, prin manipularea anumitor parametri ai procesului PCR: temperatura, concentrația ADN-ului în eșantion și tipurile și concentrațiile reactivilor din eșantion.

„Tehnica noastră face sistemul mai complex”, spune James Tuck, autorul corespondenței pe hârtie și profesor de inginerie informatică la NC State. „Aceasta înseamnă că trebuie să fim și mai atenți în gestionarea convențiilor de denumire a fișierelor și a termenilor PCR. Cu toate acestea, acest lucru face ca sistemul să fie mai eficient în date și mult mai ușor de utilizat. “

Cercetătorii și-au demonstrat tehnica stocând patru fișiere mari de imagine JPEG în stocarea datelor ADN și făcând fotografii cu fiecare fișier, precum și fișiere complete de înaltă rezoluție în întregime.

„Deși avem stocate doar fișiere imagine, această tehnologie este pe scară largă compatibilă cu alte tipuri de fișiere. De asemenea, oferă această nouă funcționalitate fără costuri suplimentare ”, spune Kevin Volkel, coautor al lucrării și doctorat. student în statul NC.

Noua tehnică de „vizualizare a fișierelor” este, de asemenea, compatibilă cu sistemul de îmbogățire și cuibărire a ADN-ului (DENSe) pe care cercetătorii l-au creat pentru a face stocarea datelor ADN mai practice. DENSe a făcut sistemele de stocare ADN mai scalabile prin introducerea unor tehnici îmbunătățite pentru etichetarea și recuperarea fișierelor de date.

„Căutăm în prezent parteneri din industrie care să ne ajute să explorăm viabilitatea comercială a tehnologiei”, spune Keung.

Lucrarea va fi publicată astăzi (10 iunie 2021) la Comunicări despre natură. Documentul a fost co-autor de Elaine Indermaur, o fostă studentă din statul NC.

Referință: „Molecule descurajate pentru operațiuni mai inteligente de fișiere în stocarea datelor bazate pe ADN” 10 iunie 2021, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23669-w

Lucrarea a fost realizată cu sprijinul Fundației Naționale a Științei, în cadrul granturilor 1650148, 1901324 și 2027655; și de către un departament de educație pentru asistență absolventă în domeniile bursei de nevoi naționale.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.