De integratie van synthetisch DNA in elektronica verandert de methodologie van neuromorfisch computergebruik en vertegenwoordigt een nieuwe manier om de stijgende energiekosten aan te pakken die gepaard gaan met de huidige kunstmatige intelligentie. Door moleculair gemanipuleerde DNA-sequenties te integreren met quasi-2D perovskiet halfgeleidermaterialen kunnen onderzoekers ‘memristors’ of geheugenremmers creëren, gebaseerd op het vermogen van de hersenen om nieuwe herinneringen te creëren door middel van synaptische plasticiteit. DNA biedt een extreem hoge datadichtheid van 215 petabytes aan opgeslagen informatie per gram; Dus apparaten die zijn gemaakt met behulp van DNA-hybridisatie en gesynthetiseerd met behulp van zeer lage spanningen, minder dan 0,1 volt, hebben de verwerkings- en geheugenmogelijkheden van hetzelfde apparaat. Het gebruik van proces en geheugen op hetzelfde apparaat zal resulteren in een substantiële (d.w.z. honderdvoudige) vermindering van het energieverbruik, waardoor een krachtig en schaalbaar model ontstaat voor de volgende generatie energie-efficiënte supercomputers met hoge capaciteit.
DNA drijft de volgende generatie supercomputers aan
Standaardcomputers naderen de ’thermodynamische grenzen’, en synthetisch DNA zal als programmeerbaar nanomateriaal de oplossing zijn. Volgens een tijdschrift gepubliceerd in de Wiley Online Library, wanneer zilverionen worden behandeld met synthetisch DNA en gecombineerd met perovskiet, creëert het resulterende synthetische DNA (d.w.z. DNA) een stabiel geleidend pad voor opslag met hoge dichtheid. Deze apparaten zijn memristors, die geheugen (gegevens) kunnen opslaan zoals neuronen dat doen in biologische systemen, zonder dat er continu stroom nodig is.
Waarom DNA de sleutel is tot duurzaam computergebruik
Naarmate kunstmatige intelligentie zich blijft ontwikkelen, zal de energie die nodig is om gegevens op standaardchips te verplaatsen te groot worden. Studies gefinancierd door de National Science Foundation (NSF) tonen aan dat biologische systemen voordelen hebben ten opzichte van hedendaagse chiparchitecturen als het gaat om parallelle verwerking. DNA-Enhanced Processing Computing (d.w.z. op DNA gebaseerde computers) zal de verwerking van veel input mogelijk maken met 90 procent minder energieoverhead dan conventioneel niet-vluchtig geheugen.
Het voordeel van een zeer grote DNA-dichtheid
Een van de grootste voordelen van DNA is de ruimtelijke efficiëntie. Zoals aangehaald in het NIH-onderzoek heeft DNA het potentieel om gegevens op te slaan met een dichtheid die miljoenen keren groter is dan die van silicium. Dit zal enorme gevolgen hebben voor toekomstige supercomputers, aangezien de fysieke voetafdruk van datacentra wordt verkleind, terwijl tegelijkertijd de betrouwbaarheid van (koude) gegevensopslag op lange termijn wordt vergroot door de chemische stabiliteit van synthetische DNA-strengen.
Bio-elektronica is gemaakt om extreme temperaturen van 121 graden Celsius te weerstaan
Bio-elektronica wordt geconfronteerd met prestatiebeperkingen als gevolg van kwetsbaarheid; Recent onderzoek heeft echter aangekondigd dat een combinatie van synthetisch DNA en perovskiet bestand is tegen extreme temperaturen van 121 graden Celsius (250 graden Fahrenheit) en daardoor het ontwerp mogelijk maakt van DNA-aangedreven elektronica die bestand is tegen de thermische eisen van krachtige supercomputers, waardoor hun potentieel een alternatief kan bieden voor de huidige halfgeleiderindustrie.
