يمكن لمنظمة العفو الدولية فك تشفير البيانات الرقمية المخزنة في الحمض النووي في دقائق بدلاً من الأيام

يمكن للذكاء الاصطناعي قراءة البيانات المخزنة في خيوط الحمض النووي في غضون 10 دقائق بدلاً من الأيام المطلوبة للطرق السابقة ، مما يجعل تخزين الحمض النووي أقرب إلى الاستخدام العملي في الحوسبة.

يقول دانييلا بار فايف من جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو: “يمكن للحمض النووي تخزين كميات هائلة من البيانات في شكل مضغوط للغاية ويبقى سليمة لآلاف السنين”. “بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحمض النووي قابل للتكرار بشكل طبيعي ، ويوفر ميزة فريدة للحفاظ على البيانات على المدى الطويل.”

لكن استرداد المعلومات المشفرة داخل الحمض النووي يمثل تحديًا هائلاً لأن الخيوط مختلطة ومختلطة معًا عند تخزينها. أثناء عملية ترميز البيانات ، يتم تكرار الخيوط الفردية أحيانًا بشكل غير كامل ، وقد تضيع بعض الشظايا تمامًا. نتيجة لذلك ، يمكن أن تشبه قراءة البيانات المخزنة في الحمض النووي إعادة بناء كتاب من صندوق مملوء بصفحات تمزيقها ، مطبعية.

يقول بار ليف: “الأساليب التقليدية تكافح مع هذه الفوضى ، والتي تتطلب أيامًا من المعالجة”. وتقول إن النهج الجديد “يبسط هذا مع منظمة العفو الدولية المدربين على اكتشاف الأنماط في الضوضاء”.

طورت Bar-Lev وزملاؤها طريقة تعمل بذات AI تسمى DNAformer والتي يمكن أن تتفكك بسرعة ودقة تسلسل الحمض النووي المختلط. يتضمن النظام نموذجًا للتعلم العميق الذي تم تدريبه على إعادة بناء تسلسل الحمض النووي ، وخوارزمية كمبيوتر منفصلة تحدد وتصحيح الأخطاء وخوارزمية فك التشفير الثالثة التي تحول كل شيء مرة أخرى إلى البيانات الرقمية مع إصلاح أي أخطاء متبقية.

في التجارب ، يمكن أن يقرأ DNAformer 100 ميغابايت من البيانات المخزنة بالحمض النووي ما يقرب من 90 مرة أسرع من الطريقة الأسرع التالية-والتي تم تطويرها مع خوارزميات الحوسبة التقليدية القائمة على القواعد-مع تحقيق دقة أفضل أو قابلة للمقارنة. تضمنت البيانات التي تم فك تشفيرها صورة ملونة لأنابيب الاختبار ، ومقطع صوتي مدته 24 ثانية لرائد الفضاء نيل أرمسترونغ الشهير القمر ، والنص المكتوب حول سبب كون الحمض النووي وسيطًا واعداً لتخزين البيانات.

يخطط الفريق لتطوير إصدارات من DNAformer المصممة إلى تقنيات أحدث لترميز البيانات في الحمض النووي.

“بشكل حاسم ، لأن نهجنا لا يعتمد على محدد [DNA] يقول: “التوليف أو طرق التسلسل ، يمكن تكييفه مع التقنيات المستقبلية التي لم تكن أكثر قابلية للتطبيق تجاريًا”.