Дослідники поєднали синтетичну ДНК із напівпровідником, щоб створити надекономний запам’ятовувальний пристрій, здатний зберігати й обробляти інформацію в одному й тому самому місці.
ДНК слугує генетичним планом для кожного живого організму, але водночас вона є надзвичайно щільним носієм інформації. Один грам може вмістити близько 215 мільйонів гігабайтів даних. Використання цієї дивовижної здатності до зберігання даних в електроніці може призвести до створення ефективніших центрів обробки інформації, прискорення процесів обробки та появи систем, здатних опрацьовувати дедалі складніші дані.
Читайте також:
Екологічна альтернатива. Вчені створили комп’ютерну пам’ять із міцелію грибів шиїтаке Завдання полягало в пошуку способу ефективної взаємодії біологічної ДНК з електронними матеріалами. Дослідники з Університету штату Пенсильванія розробили підхід, покликаний подолати цю несумісність.
Робота, опублікованав журналі Advanced Functional Materials і представлена в патентній заявці, ґрунтується на двох ключових компонентах. Один із них — це синтетична ДНК, створена з комерційно доступних хімічно модифікованих молекул,
об'єднаних у короткі генетичні послідовності, адаптовані до конкретних електронних вимог. Інший — кристалічний перовськіт, напівпровідник, що вже використовується в таких технологіях, як сонячні батареї, лазери та пристрої для зберігання даних.
«Біологія та електроніка — це різні галузі, — каже Кав’я С. Керемане, співавторка статті та наукова співробітниця у сфері матеріалознавства й інженерії Університету штату Пенсильванія. — Для їх об'єднання знадобилося розробити цілком нову матеріальну платформу, яка забезпечує безперебійну взаємодію між ними. Поєднавши здатність ДНК зберігати інформацію з винятковими електронними властивостями перовськітних напівпровідників, ми створили біогібридну систему, що докорінно змінює підхід до проєктування енергоефективних запам’ятовувальних пристроїв».
Використовуючи ці матеріали, команда створила резистор із пам’яттю, відомий як «мемристор», що працює з мінімальним споживанням енергії. На відміну від звичайних резисторів, які забезпечують заданий опір електричному струму в пристроях — від мобільних телефонів до космічних човників — і втрачають збережену інформацію при вимкненні живлення,
мемристори здатні зберігати дані про попередню електричну активність. Вони можуть «пам'ятати» напрямок, у якому раніше протікав струм, навіть після від'єднання джерела живлення.
Ця здатність дозволяє зберігати й обробляти інформацію в одному й тому самому місці — подібно до того, як функціонують нейрони в головному мозку. Така організація могла б забезпечити більш масштабну одночасну та складну обробку даних. Однак, на думку дослідників, практичні комерційні системи все одно потребуватимуть значних обсягів пам’яті та енергії, що зробить їх дорогими й неефективними, якщо ДНК не зможе вміщувати величезні масиви інформації в дуже обмеженому просторі з мінімальним енергоспоживанням.
«Зі зростанням попиту на штучний інтелект (ШІ) нам потрібна нова стратегія створення енергоефективних пристроїв із великим обсягом пам’яті», — зазначив Бед Пудел, співавтор статті та професор матеріалознавства й інженерії в Університеті штату Пенсильванія.
Пудел зазначив, що штучний інтелект та інші новітні технології, як очікується, дедалі більше залежатимуть від нейроморфних обчислень, розроблених для роботи за принципом, максимально наближеним до функціонування людського мозку. Такі системи здатні одночасно оцінювати великі обсяги вхідних даних, ухвалюючи рішення на основі попереднього досвіду та майбутніх пріоритетів.
Читайте також:
Кінець епохи енергоємного ШІ. Розроблено мемристор, що імітує роботу людських нейронів
