உலகின் முதல் மின்சாரம் இல்லாத DNA கணினி வேக சாதனை படைத்தது

நிலையான மின்சாரம் இல்லாமல் இயங்கும் DNA கணினி

அயர்லாந்தின் மேனூத் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் உலகின் முதல் மின்சாரம் இல்லாத DNA கணினியை உருவாக்கியுள்ளனர், இது வேக சாதனை படைத்துள்ளதாக கூறப்படுகிறது. கணினி விஞ்ஞானி டேமியன் வூட்ஸ் தலைமையிலான இந்த ஆய்வு, வழக்கமான சிலிக்கான் இயந்திரங்கள் அதிக மின்சாரத்தை உட்கொள்ளும் நேரத்தில், கணினி பற்றிய வேறு விதமான சிந்தனையை சுட்டிக்காட்டுகிறது.

இந்த முக்கிய முடிவு ஒரு இயல்பான அனுமானத்தை சவால் செய்வதால் முக்கியமானது: பயனுள்ள கணினி என்பது தொடர்ச்சியான மின்சாரத்தில் டிரான்சிஸ்டர்கள் ஆன் மற்றும் ஆஃப் ஆவதை உள்ளடக்கியிருக்க வேண்டும். அதற்கு பதிலாக, மேனூத் குழு உயிரின் வேதியியலை நோக்கி திரும்பியது, DNA இழைகள் மற்றும் அவற்றின் தொடர்புகளை கணக்கீட்டின் அடிப்படையாகப் பயன்படுத்தியது. இந்த அணுகுமுறை நாளை ஒவ்வொரு மடிக்கணினி அல்லது தரவு மையத்தையும் மாற்றுவதற்கானது அல்ல. இது மூலக்கூறு அமைப்புகள் மிகக் குறைந்த தொடர் மின் நுகர்வுடன் கணக்கீட்டு பணிகளைச் செய்ய முடியும் என்பதற்கான ஒரு கொள்கை சான்றாகும்.

கணினியின் ஆற்றல் தேவை ஏன் கவனத்தை ஈர்க்கிறது

குறைந்த-சக்தி மாற்றுகளுக்குப் பின்னால் உள்ள அவசரத்தை எண்களில் எளிதாகக் காணலாம். 2050 ஆம் ஆண்டளவில், அமெரிக்க வணிகத் துறையால் நுகரப்படும் மின்சாரத்தில் 20% வரை கணினிக்காகப் பயன்படுத்தப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. வரும் சில ஆண்டுகளில் தரவு மையங்கள் மட்டும் அவற்றின் மின்சார தேவையை இரட்டிப்பாக்கும் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இந்த வளர்ச்சி மின் கட்டமைப்புகள், காலநிலை இலக்குகள் மற்றும் டிஜிட்டல் சேவைகளின் பொருளாதாரம் மீது அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

பிரச்சினை அமெரிக்காவிற்கு மட்டும் ограничена அல்ல. அயர்லாந்தின் 23% மின்சாரம் ஏற்கனவே கணினி மற்றும் தரவு சேமிப்பிற்குச் செல்கிறது என்று வூட்ஸ் குறிப்பிடுகிறார். அதிக பணிச்சுமைகள் கிளவுடுக்கு நகர்ந்து செயற்கை நுண்ணறிவு விரிவடையும்போது, ஆற்றல் சுமை இன்னும் கடினமாக நிர்வகிக்கப்படலாம். சில்லுகளில் செயல்திறன் மேம்பாடுகள் உதவியுள்ளன, ஆனால் பரந்த சுவிட்ச் வலைப்பிணையங்கள் வழியாக எலக்ட்ரான்களை நகர்த்துவதற்கான அடிப்படை செலவை அவை அழிக்கவில்லை.

தொழில்துறை ஒரே வகையான கணினியை மட்டும் பார்ப்பதால் ограничена என்று வூட்ஸ் வாதிடுகிறார். சிலிக்கான் இயந்திரங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, ஆனால் அவை மட்டுமே சாத்தியமான மாதிரி அல்ல. மனித மூளை மிகக் குறைந்த சக்தியை எடுத்துக்கொண்டு குறிப்பிடத்தக்க சாதனைகளைச் செய்கிறது என்று அவர் சுட்டிக்காட்டுகிறார். இயற்கைக்கு இத்தகைய அமைப்புகளை மேம்படுத்த பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் இருந்தன, இது உயிரியல் மற்றும் வேதியியல் ஊக்கத்தை ஆராயத் தகுந்ததாக்குகிறது.

டிரான்சிஸ்டர்கள் vs DNA இழைகள்

நவீன கணினிகள் தகவலை டிரான்சிஸ்டர்களில் ஆன் மற்றும் ஆஃப் நிலைகளாக குறியாக்கம் செய்கின்றன. எளிய கணக்கீட்டைச் செய்யக்கூட அந்த நிலைகளை மாற்றுவதற்கு ஒரு சிறிய மின் கட்டணம் தேவைப்படுகிறது. தனித்தனியாக கட்டணம் மிகச் சிறியது, ஆனால் பில்லியன் கணக்கான டிரான்சிஸ்டர்கள் வினாடிக்கு பில்லியன் முறை மாறும்போது அந்த சிறிய கட்டணம் பெரும் மொத்த தேவையாக மாறுகிறது.

DNA வேறு தகவல் அமைப்பை வழங்குகிறது. இந்த மூலக்கூறு நான்கு வேதியியல் அலகுகளால் கட்டப்பட்டுள்ளது, இவை பெரும்பாலும் A, C, G மற்றும் T எழுத்துக்களால் குறிக்கப்படுகின்றன. அந்த அலகுகள் தரவைச் சேமிக்க முடியும், மேலும் அவற்றின் வரிசைகள் வழிமுறை எதிர்வினைகளில் பங்கேற்க முடியும். DNA கணினியில், வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தால் டிரான்சிஸ்டர் மாற்றப்படுவதை விட வெவ்வேறு வரிசைகளுக்கு இடையிலான போட்டியிலிருந்து கணக்கீடு வெளிப்படலாம்.

இந்த யோசனை புத்தம் புதியது அல்ல. 1990களில், தெற்கு கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழக கணினி விஞ்ஞானி லியோனார்ட் அடில்மேன் நியூக்ளியோடைடு சரங்கள் மற்றும் உயிர்வேதியியலைப் பயன்படுத்தி பயண விற்பனையாளர் பிரச்சினையை புகழ்பெற்ற முறையில் தீர்த்தார். அதன் பிறகு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணக்கீட்டு பணிகளுக்கான வேதியியல் சமையல் குறிப்புகளை நிரலாக்க பல வழிகளை உருவாக்கியுள்ளனர். மூலக்கூறுகள் கொள்கையளவில் தகவலைச் செயலாக்க முடியும் என்பதை இந்தத் துறை காட்டியுள்ளது, ஆனால் நடைமுறை இயந்திரங்களை உருவாக்குவது கடினமாகவே உள்ளது.

DNA கணினியை நடைமுறைப்படுத்துவதில் உள்ள சவால்

ஒரு நிலையான தடையாக இருப்பது என்பது ஆற்றல் ரீதியாக சாதகமான, நிலையான மற்றும் நம்பகமான DNA கணினியை உருவாக்குவதாகும். பல மூலக்கூறு கணினி திட்டங்களுக்கு இறுதி பதிலை அடைய கவனமான தலையீடு, மாற்றங்கள் மற்றும் நிரப்புதல்கள் தேவைப்படுகின்றன. இது குறைந்த-சக்தி, தன்னாட்சி செயல்பாட்டின் வாக்குறுதியை பலவீனப்படுத்துகிறது. தொடர்ச்சியான கவனிப்பு தேவைப்படும் ஒரு அமைப்பு அன்றாட அர்த்தத்தில் ஒரு கணினி அல்ல.

வூட்ஸ் மற்றும் அவரது சகாக்கள் வேறு பாதையை எடுத்தனர், இது எளிய இழை போட்டியின் பழைய அணுகுமுறையை விட DNA ஒரிகாமியின் வளர்ந்து வரும் அறிவியலுக்கு நெருக்கமானது. DNA ஒரிகாமி ஒரு நீண்ட நியூக்ளிக் அமில சாரக்கட்டு மற்றும் குறுகிய DNA பிரிவுகளைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒரு வெதுவெதுப்பான உப்பு கரைசலில் கலந்து பின்னர் குளிர்விக்கப்படும்போது, கூறுகள் குறைந்த-ஆற்றல் கட்டமைப்பில் தங்குகின்றன. உண்மையில், மூலக்கூறு துண்டுகள் மின்சார வழிமுறைகளின் ஓட்டத்தால் அல்ல, வெப்ப இயக்கவியலால் வழிநடத்தப்பட்டு தங்கள் சொந்த ஏற்பாட்டைக் கண்டறிகின்றன.

இந்த சுய-அசெம்பிளி செயல்முறை அறிக்கையிடப்பட்ட முன்னேற்றத்திற்கு மையமானது. கலவை அதன் குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு குளிரும்போது கணினி நடந்தால், அமைப்புக்கு தொடர்ச்சியான வெளிப்புற மின்சாரம் தேவைப்படாமல் இருக்கலாம். DNA கணினி ஒவ்வொரு தர்க்க செயல்பாட்டையும் இயக்க நிலையான மின்சாரம் தேவைப்படாத என்ற அர்த்தத்தில் மின்சாரம் இல்லாதது என்று விவரிக்கப்படலாம். இது இன்னும் வேதியியல் மற்றும் வெப்ப நிலைகளை நம்பியுள்ளது, ஆனால் ஆற்றல் உத்தி சிலிக்கான் செயலியின் உத்தியிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபடுகிறது.

வேக சாதனை எதைக் குறிக்கிறது

வேக சாதனையின் கூற்று மற்றொரு பரிமாணத்தைச் சேர்க்கிறது. DNA கணினி சில நேரங்களில் மெதுவானது, இணையான தேடலுக்கு மதிப்புமிக்கது ஆனால் வேகமான கணக்கீடுகளுக்கு அல்ல என்று சித்தரிக்கப்பட்டது. உலகின் முதல் மின்சாரம் இல்லாத அமைப்பு வேக சாதனையையும் படைத்துள்ளது என்பது மூலக்கூறு கணக்கீடு எதிர்பார்த்ததை விட போட்டித்தன்மை வாய்ந்ததாக இருக்க முடியும் என்பதைக் குறிக்கிறது, குறைந்தபட்சம் சில பணிகள் மற்றும் அளவுகோல்களுக்கு.

DNA கணினிகள் விரைவில் விரிதாள்கள், விளையாட்டுகள் அல்லது பெரிய மொழி மாதிரிகளை இயக்கும் என்று அர்த்தமல்ல. இந்தத் தொழில்நுட்பம் நிலைத்தன்மை, நம்பகத்தன்மை, அளவிடுதல் மற்றும் தற்போதுள்ள அமைப்புகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு பற்றிய கேள்விகளை எதிர்கொள்கிறது. ஆய்வக செயல்விளக்கம் வணிக தயாரிப்புக்கு சமமானது அல்ல. இருப்பினும், சாதனை படைத்த முடிவு ஆராய்ச்சியாளர்கள் துறையின் எல்லைகளைப் பற்றி சிந்திக்கும் விதத்தை மாற்றலாம்.

குறைந்த சக்தி, பூஜ்ஜிய செலவு அல்ல

மின்சாரம் இல்லாதது என்ற வார்த்தையைப் பற்றி துல்லியமாக இருப்பது முக்கியம். எந்த கணினியும் ஏதோ ஒரு வடிவத்தில் ஆற்றல் இல்லாமல் இயங்க முடியாது. மேனூத் அமைப்பு நிலையான மின்சார விநியோகத்தைத் தவிர்ப்பதாகத் தெரிகிறது, அதற்கு பதிலாக DNA கலப்பு மற்றும் மடிப்பு இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலைப் பயன்படுத்துகிறது. அந்த வகையில், இது வழக்கமான மின்னணு சாதனத்தை விட சுய-ஒழுங்கமைக்கும் பொருளுக்கு நெருக்கமானது.

இந்த வேறுபாடு நிலைத்தன்மைக்கு முக்கியமானது. தரவு மையங்கள் கணக்கீடு மற்றும் குளிரூட்டலுக்காக மின்சாரத்தை நுகருகின்றன. சில கணக்கீடுகள் செயலற்ற மூலக்கூறு அசெம்பிளி மூலம் செய்யப்பட்டால், கணினியின் ஆற்றல் சுயவிவரம் மாறலாம். ஆற்றலின் ஆதாரம் கட்ட மின்சாரத்திலிருந்து வேதியியல் தயாரிப்பு மற்றும் வெப்ப சுழற்சிக்கு மாறலாம், அவற்றுக்கு சொந்த செலவுகள் உள்ளன. நிகர பயன் குறிப்பிட்ட பயன்பாடு மற்றும் வாழ்க்கைச் சுழற்சியைப் பொறுத்தது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஏன் உயிரியலுக்குத் திரும்புகிறார்கள்

உயிரியல் திறமையான தகவல் செயலாக்கத்தின் எடுத்துக்காட்டுகளால் நிரம்பியுள்ளது. செல்கள் சமிக்ஞைகளுக்கு பதிலளிக்கின்றன, மரபணு பொருளை நகலெடுக்கின்றன, மற்றும் மைய செயலி அல்லது சுவர் சாக்கெட் இல்லாமல் சிக்கலான வலைப்பிணையங்களை ஒழுங்குபடுத்துகின்றன. மூளை மிகவும் பரிச்சயமான எடுத்துக்காட்டு, ஆனால் DNA தானே பரிணாம காலப்போக்கில் சுத்திகரிக்கப்பட்ட ஒரு சேமிப்பு மற்றும் செயலாக்க ஊடகமாகும்.

DNA கணினி ஆராய்ச்சியாளர்கள் அந்த திறமையின் சிலவற்றை கடன் வாங்க முயற்சிக்கின்றனர். மேனூத் குழுவின் DNA ஒரிகாமி பயன்பாடு உயிரியல் கட்டமைப்புகளை பொறியியல் இலக்குகளுக்கு மறுபயன்படுத்துவதற்கான ஒரு எடுத்துக்காட்டு. சாரக்கட்டுகள் மற்றும் குறுகிய இழைகளை வடிவமைப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் விரும்பிய கணக்கீட்டு முடிவுக்கு வழிவகுக்கும் தொடர்புகளை நிரலாக்க முடியும்.

• DNA அதன் நான்கு வேதியியல் அலகுகளின் வரிசையில் தகவலைச் சேமிக்க முடியும்.
• டிரான்சிஸ்டர் மாறுவதை விட போட்டி பிணைப்பிலிருந்து கணக்கீடுகள் எழலாம்.
• DNA ஒரிகாமி ஒரு சாரக்கட்டு மற்றும் குறுகிய இழைகளைப் பயன்படுத்தி குறைந்த-ஆற்றல் வடிவங்களாக சுய-அசெம்பிள் ஆகிறது.
• மின்சாரம் இல்லாத செயல்பாடு என்பது நிலையான மின்சார விநியோகம் இல்லை, பூஜ்ஜிய ஆற்றல் உள்ளீடு அல்ல.
• நடைமுறை சவால்களில் நிலைத்தன்மை, நம்பகத்தன்மை மற்றும் கைமுறை நிரப்புதல்களைத் தவிர்ப்பது அடங்கும்.

முன்னோக்கிய பாதை

மேனூத் முடிவு கணினியின் எதிர்காலம் ஒரே மாதிரியாக இருக்காது என்பதை நினைவூட்டுகிறது. பொது நோக்க செயலாக்கத்திற்கு சிலிக்கான் ஆதிக்கம் செலுத்தும், ஆனால் மூலக்கூறு அமைப்புகள் குறைந்த சக்தி, சுய-அசெம்பிளி அல்லது பாரிய இணைநிலை முக்கியமான இடங்களைக் கண்டறியலாம். வேக சாதனையுடன் உலகின் முதல் மின்சாரம் இல்லாத DNA கணினி என்பது துறை முன்னேறுகிறது என்பதற்கான அறிகுறியாகும்.

எதிர்கால பணி இந்த அணுகுமுறையை அளவிட முடியுமா, நம்பகமாக நிரலாக்க முடியுமா, மற்றும் வழக்கமான மின்னணுவியலுடன் இடைமுகப்படுத்த முடியுமா என்பதைக் காட்ட வேண்டும். அந்தக் கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்க முடிந்தால், DNA கணினி ஆய்வக ஆர்வத்திலிருந்து ஒரு நிரப்பு தொழில்நுட்பமாக மாறலாம். இப்போதைக்கு, இந்த சாதனை கணினி எப்போதும் மின் கட்டமைப்பில் நிலையான வடிகால் கொண்டு வர வேண்டியதில்லை என்பதற்கான சான்றாக நிற்கிறது.

இந்த கட்டுரை New Atlas இன் அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.