Vedci využili DNA na ukladanie dát. Nová pamäť môže spotrebovať výrazne menej energie
Vedci z Penn State ukázali, že syntetickú DNA možno spojiť s polovodičovým materiálom a vytvoriť zariadenie, ktoré dokáže pracovať s informáciami pri mimoriadne nízkej spotrebe energie.
Nová biohybridná technológia by sa v budúcnosti mohla uplatniť najmä v systémoch umelej inteligencie a počítačoch inšpirovaných fungovaním ľudského mozgu. Výsledky výskumu boli publikované v časopise Advanced Functional Materials.
Jeden gram DNA dokáže uchovať obrovské množstvo údajov
Potenciál DNA nespočíva iba v biológii. Ide o mimoriadne efektívny spôsob ukladania informácií – podľa výskumníkov by jeden gram DNA teoreticky dokázal uchovať približne 215 miliónov gigabajtov dát.
Problémom však zostáva prepojenie biologických molekúl s elektronickými materiálmi. Tím preto využil syntetickú DNA, ktorej krátke sekvencie možno navrhnúť podľa požadovaných vlastností, a spojil ju s perovskitom, polovodičovým materiálom využívaným napríklad v solárnych článkoch či elektronike.
Do vrstvy DNA navyše pridali nanočastice striebra. Vďaka nim získala lepšiu elektrickú vodivosť a jej molekuly sa mohli usporiadať vhodnejším spôsobom.
Pamäť a spracovanie dát na jednom mieste
Výsledkom je takzvaný memristor, elektronická súčiastka schopná uchovať informáciu o predchádzajúcom elektrickom stave aj po odpojení napájania.
Na rozdiel od bežných počítačových systémov môže takáto technológia ukladať a spracovávať informácie na rovnakom mieste. Tým sa do istej miery približuje spôsobu, akým pracujú neuróny v ľudskom mozgu.
Práve tento princíp je zaujímavý pre neuromorfné počítače, ktoré by mohli v budúcnosti efektívnejšie zvládať úlohy spojené s umelou inteligenciou.
Zariadeniu stačilo menej ako 0,1 voltu
Pri testoch dokázal nový systém spoľahlivo pracovať pri napätí nižšom ako 0,1 voltu. Kombinácia DNA a perovskitu bola zároveň účinnejšia než použitie ktoréhokoľvek z týchto materiálov samostatne.
Výskumníci uvádzajú, že zariadenie dokázalo vykonávať porovnateľnú pamäťovú funkciu pri približne desatinovej spotrebe energie oproti porovnateľným technológiám. Pri širšom porovnaní vedci zároveň hovoria až o 100-násobne nižšej spotrebe a vyššej kapacite než pri tradičných úložných zariadeniach, ako sú flash pamäte.
Fungovalo aj pri vysokých teplotách
Experimentálne zariadenie preukázalo aj pomerne vysokú stabilitu. Fungovalo pri teplotách blížiacich sa 121 °C a pri izbovej teplote zostalo funkčné viac ako šesť týždňov.
Technológia je zatiaľ vo fáze výskumu a neznamená, že DNA v dohľadnom čase nahradí dnešné pamäťové zariadenia. Vedci ju však považujú za zaujímavý smer pre elektroniku, ktorá bude musieť spracovávať čoraz väčšie množstvo dát bez dramatického rastu spotreby energie.
Ďalším krokom bude zdokonalenie systému a hľadanie ďalších možností využitia biohybridných materiálov v elektronike.
