注入 DNA 的新型计算机芯片可以执行计算并使未来的人工智能模型更加高效

新处理器将数据存储在修改后的 DNA 分子中，并使用微流体通道执行基本计算。

科学家们创造了一种新型生物计算芯片，可以使用 DNA 基质进行计算，包括人工智能 (AI) 训练和大数据处理所必需的数学运算。

研究人员于 2023 年 10 月 19 日在《PLOS One》杂志上描述了新的生物计算平台。 DNA 被称为生命的蓝图，对遗传信息进行编码，就像可以将数据编码到电子存储设备上一样。

基于 DNA 的设备此前曾被用来小规模地编码数据，但这款原型芯片也使用 DNA 来处理数据。

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“DNA 非常擅长存储信息，事实上，它比电子存储模式要好得多，因为它比我们拥有的大多数存储硬件紧凑约 3 到 6 个数量级；它也更加可靠和可靠。持久耐用”，研究合著者、罗彻斯特理工学院计算机工程系主任阿姆兰·甘古利 (Amlan Ganguly) 在一份声明中说道。

长期以来，DNA 一直被认为是比硬盘和固态硬盘 (SSD) 等传统方法更有效的数据存储方式，微软等公司也将 DNA 确定为存储数据的候选者之一。并管理激增的数据量。研究人员此前曾构建过基于 DNA 的存储设备，包括用2017 年的马视频对细菌的 DNA 分子进行编码。

但根据《3Biotech》杂志 2018 年发表的一篇论文，基于 DNA 的存储平台上的数据传输速度比传统存储设备慢得多。 DNA 存储的制造成本也高得多。

此外，在由 DNA 构建的设备上存储和处理数据相对来说还没有被探索过。

在这项研究中，甘古利和他的团队研究了如何在分子水平上操纵 DNA，以反映 DNA 与计算共享的许多功能，例如测序（读取数据）和合成（写入数据）。

DNA 上的编码数据通过在不同点对链进行切口来表示二进制的 1 和 0，并通过使用微流体通道网络来表示不同的计算。它在集成电路周围传输流体以执行化学反应的功能。

他们发现他们可以在同一芯片上存储和处理数据并执行基本计算，有一天可能有助于训练人工智能（AI）模型。

该论文称，基于 DNA 的数据处理有很多好处。与传统计算不同，存储和计算组件由同一组件处理，而不是单独的组件，尽管这并不是 DNA 存储所独有的优势。

这意味着，由于 DNA 每单位卷可以存储的数据量比 SSD 多 1,000 倍，因此数据处理变得更加高效。科学家在论文中写道，DNA 处理还可以通过同时进行数十亿次操作来提供“前所未有的并行性”。

这款新设备是一种概念验证，但科学家们希望通过扩展该设备，有一天可以将其用于训练人工智能系统。

甘古利在声明中表示：“这是从存储到计算的桥梁，并使用 DNA 作为计算的载体。”他补充说，由 DNA 基板制成的计算机可能比传统电子产品更具环境可持续性。