DNA技術の革新がデータ保存・処理・変更の統合への道を切り開く

Tokyoノースカロライナ州立大学とジョンズ・ホプキンス大学の研究者たちは、新しいDNAベースの技術を開発しました。この技術はデータの保存、取得、計算、消去、書き換えが可能で、従来のDNAデータストレージシステムよりも大きな進歩を遂げています。

この新しい技術は、伝統的なコンピューターシステムとは異なり、DNA内で直接データの保存と処理を組み合わせています。通常の電子デバイスでは、これらの機能を処理するために多くの異なる技術が必要ですが、これは大きな変化です。「原初のDNAストアとコンピュートエンジン」と呼ばれるこのDNAベースのシステムは、分子コンピューティングにおける重要な進歩です。

この画期的な発見の重要ポイントには以下の点が含まれます。

• データの保存、移動、読み取り、消去、書き直しなど、さまざまなデータ操作を実行する能力
• デンドリコロイドと呼ばれる柔らかいポリマー材料を使用し、DNAの堆積に適した広い表面積を作り出す
• 何千年もの間、膨大な量のデータを安全に保存できる可能性

研究者たちはデンドリコロイドと呼ばれる複雑な構造を作り出しました。これらはミクロなスケールからスタートし、細かい繊維へと分岐します。この繊維は広い表面積を持っており、DNAを保存する際にデータの容量を失わずに済みます。これにより、非常に小さなスペースに膨大なデータを保存することが可能になります。

この技術は、DNAを傷つけることなく、表面からDNA情報をコピーすることができます。また、DNAの特定のセクションを正確に削除して書き換えることも可能です。これらの能力により、DNAベースのシステムは伝統的な電子デバイスに近いものとなりますが、長持ちし、コンパクトであるというDNAストレージの利点は保持されます。

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研究者たちは、DNAや他の化学物質の流れを制御する微細なチャンネルにこの技術を組み込むことに成功しました。これにより、データ転送がスムーズになり、コンピューティング作業が効率的に開始されます。彼らはまた、データをDNA配列に変換し、再び戻すアルゴリズムも開発し、エラーの発生を減少させています。

この技術の初期の用途には、基本的な数独やチェスの問題を解くことが含まれています。これらの例は、DNAベースのコンピューティングが複雑な作業を処理できることを示しています。またテストでは、DNAのデータが一般的な条件下で何千年も品質を損なわずに保存できることも確認されています。

この技術には大きな可能性があります。データ保存の需要増加に対応し、分子コンピューティングにおけるさらなる進歩をもたらすことが期待されています。研究者たちは、初期の電子計算機であるENIACのように動作するプロトタイプを実証しました。彼らは、この成果が分野におけるさらなる革新を促進することを期待しています。

この研究は、国立科学財団の助成を受けて、実用的なDNAベースのデータシステムの開発において大きな進展を遂げています。この技術は商業的に利用され、規模を拡大することが可能であり、データの保存と処理方法を変革する可能性を秘めています。ITやバイオテクノロジーなどの産業に新たな機会を提供します。