Een enkele gram DNA kan ongeveer 215 miljoen gigabytes aan data bevatten. Nu hebben wetenschappers in de Verenigde Staten die biologische opslagkracht omgevormd tot een werkend elektronisch onderdeel, een geheugenapparaat dat 100 keer minder energie verbruikt dan conventionele ontwerpen. De doorbraak komt van Penn State, waar onderzoekers synthetisch DNA combineerden met een halfgeleider om een apparaat te creëren dat informatie opslaat en verwerkt op dezelfde plek, een functie die de manier waarop toekomstige computers en kunstmatige-intelligentiesystemen worden gebouwd, zou kunnen hervormen.
Een Nieuw Materiaalplatform Overbrugt Biologie en Elektronica
De uitdaging was nooit de opslagcapaciteit. DNA is ongelooflijk dicht, maar het speelt van nature niet goed samen met elektronische materialen. Het team van Penn State loste dit op door een nieuw materiaalplatform te bouwen uit twee delen. Een is synthetisch DNA, gemaakt van commercieel verkrijgbare, chemisch gemanipuleerde moleculen die zijn gerangschikt in korte genetische sequenties die zijn ontworpen voor specifieke elektronische behoeften. De andere is kristallijn perovskiet, een halfgeleider die al wordt gebruikt in zonnecellen, lasers en dataopslag.
Samen vormen deze materialen een bio-hybride systeem dat naadloos werkt, volgens de onderzoekers. Het werk is gepubliceerd in Advanced Functional Materials en is het onderwerp van een patentaanvraag.
Een Memristor die Onthoudt als een Brein
Het apparaat zelf is een memristor, een type weerstand die de richting van eerdere elektrische stroom kan onthouden, zelfs nadat de stroom is uitgeschakeld. Gewone weerstanden, die in alles van mobiele telefoons tot spaceshuttles zitten, verliezen hun opgeslagen informatie wanneer de stroom wegvalt. Memristors doen dat niet. Die mogelijkheid zorgt ervoor dat informatie op dezelfde locatie kan worden opgeslagen en verwerkt, vergelijkbaar met hoe neuronen in de hersenen functioneren.
Dit ontwerp zou meer gelijktijdige en geavanceerdere vormen van dataverwerking kunnen ondersteunen. De onderzoekers merken op dat praktische commerciële systemen nog steeds voldoende opslagcapaciteit en elektrisch vermogen nodig zouden hebben om kostbaar en inefficiënt te worden zonder DNA's vermogen om enorme hoeveelheden informatie in een zeer kleine ruimte te verpakken terwijl het weinig energie verbruikt.
Waarom Dit Belangrijk is voor de Groeiende Energiebehoefte van AI
Naarmate de vraag naar kunstmatige intelligentie groeit, wordt de behoefte aan nieuwe strategieën met laag energieverbruik urgent. Het apparaat van Penn State biedt een pad vooruit door DNA's natuurlijke informatiedichtheid te combineren met de elektronische eigenschappen van perovskiet. Het resultaat is een geheugenapparaat dat datacenters en volgende generatie computers veel energiezuiniger zou kunnen maken. Hoewel de technologie nog in de kinderschoenen staat, laat de aanpak zien dat biologie en elektronica kunnen samenwerken op manieren die eerder als onverenigbaar werden beschouwd.
