Поделиться
Создан накопитель нового типа на основе ДНК. Он хранит больше данных, чем флешка и расходует в 100 раз меньше энергии
Электронное устройство, созданное учеными из Пенсильвании, обладает способностью биологической ДНК очень плотно хранить данные и расходовать минимум энергии — в 100 раз меньше, чем флеш-накопитель.
ДНК в мемристоре
В Университете штата Пенсильвания (США) создан биогибридный мемристор (тип резистора с памятью), открывающий возможности проектирования маломощных запоминающих устройств для электроники нового поколения, пишет ScitechDaily
Исследователи утверждают, что им удалось заставить биологическую молекулу, такую как ДНК (содержит генетические инструкции для всех живых существ), работать в электронных системах.
В разработке использованы два основных компонента — синтетическая ДНК и кристаллический перовскит, полупроводник, используемый в солнечных батареях, лазерах и устройствах хранения данных.
Созданное устройство потребляет в 100 раз меньше энергии при большей емкости памяти, чем у традиционных устройств хранения данных, таких как флеш-накопители, сказал Бед Пудел (Bed Poudel), соавтор статьи, профессор материаловедения и инженерии.
Во время испытаний мемристор оставался стабильным при температурах около 121 градуса по Цельсию и продолжал функционировать при комнатной температуре более шести недель. Эти характеристики превосходят показатели современных запоминающих устройств на основе перовскита.
Объединение биологии и электроники
ДНК является чрезвычайно плотным хранилищем информации. Всего один грамм может вместить примерно 215 млн ГБ данных, потребляя при этом минимальное количество энергии. Такие свойства в электронике позволят ЦОД стать гораздо более эффективными, ускорят обработку и откроют возможности работы с гораздо более сложной информацией.
Для объединения биологии и электроники, как сказала Кавья С. Керемане (Kavya S. Keremane), соавтор и научный сотрудник в области материаловедения и инженерии, потребовалась разработка совершенно новой материальной платформы, в которой они бесперебойно функционируют вместе.
Синтетическую ДНК создали из химически модифицированных коротких последовательностей, предназначенных для выполнения определенных электронных функций.
Для создания устройства ученые добавили наночастицы серебра к последовательностям ДНК и соединили их с тонкими слоями перовскита. Этот метод, называемый легированием и используется для регулирования свойств материала. Его применение позволило ДНК проводить электричество и выстраиваться в более упорядоченную структуру.
Перовскит относится к титанату кальция, имеет кристалическую структуру. Он был впервые найден в России — на Урале, в середине XIX века и получил название в честь Льва Перовского, основателя Русского географического общества.
Будущее энергоэффективных технологий
Традиционные резисторы контролируют поток электричества, но теряют сохраненную информацию при отключении питания.
Благодаря возможности хранить и обрабатывать информацию в одном и том же месте, мемристоры напоминают работу нейронов в головном мозге. Это делает их перспективными для передовых вычислительных систем. Мемристоры могут сохранять информацию и «запоминать» направление предыдущего тока даже после отключения тока, пояснили ученые. Однако их практическое применение затруднено из-за ограничений в объеме памяти и энергоэффективности.
ИИ и будущие технологии будут все больше полагаться на нейроморфные вычисления, которые, подобно человеческому мозгу, могут одновременно учитывать множество входных данных и принимать решения на основе прошлого опыта и будущих приоритетов, считает Пудел.
Российские специалисты из Московского физико-технического института (МФТИ) приступили к созданию первого в России нейристора (искусственный нейрон) для нейроморфного компьютера в июне 2024 г., как писал CNews.
Короткая ссылка
