CHIP Online - Arşiv: Ocak 2001 DOWNLOAD DNA Kayıt Belleği

DNA Kayıt Belleği _ Hilmar Rauhe tüpteki sıvıya dikkatle başka bir sulu çözelti ekliyor. Kısaca tüpü sallıyor.Ve işte oldu:"Veriler artık kodlandı" diyor gülümseyerek. Tüpün içersinde milyarlarca DNA molekülü bulunuyor, bunların arasında Rauhe’nin içerdikleri bilginin yetkisi olmayanlar tarafından kullanılmasını önlemek istediği bazı moleküller de mevcut. Biyolog ve bilişimci Rauhe’yi genetik moleküllerin genetik kodu daha az ilgilendiriyor. Tüm dünyada genetikçiler DNA kodunun çözülmesi üzerinde çalışırken, Dortmund ve Köln Üniversiteleri nezdindeki Rauhe’nin çalışma grubu çifte helix malzemesinin verilerin kodlanması için de uygun olduğunu göstermiş bulunuyor. Rauhe genetik enformasyonun biyolojik taşıyıcılarından bilgisayar verileri için dijital bellek olarak yararlanan bir araştırmacı grubunun kurucusu. DNA-Computing enformatik (bilişim), moleküler biyoloji ve nanoteknolojinin sınırlarında yer alan görece yeni bir araştırma dalı. Amerikalı araştırmacı Leonard Adleman 1994 yılında dijital bilgisayar kodu ile DNA moleküllerinin yapısı arasında koşutluklar saptamış; buna göre DNA moleküllerinin yapıtaşları Adenin, Cytostin, Guanin ve Thymin (A, C, G, T) sabit kurallara göre kombine edilebiliyor ve aynı şekilde bir kod oluşturuyor. Moleküler süper bilgisayar henüz bir vizyon Adleman enformatik kökenli algoritmaların DNA molekülleriyle hesaplanabileceğini göstermiş bulunuyor. Hayal edilen ise moleküler bir süper bilgisayar. Birçok hesaplama adımını koşut olarak yürütebilecek tüp içinde 1015 molekül potansiyel olarak hazır. Hesaplama adımlarının üzerinden yürütüldüğü enzimatik tepkimeler bir hayli enerji tasarruf ediyor. Ancak DNA molekülleriyle süper bir bilgisayar oluşturma planı yerinde saymaya yüz tutmuş durumda. Rauhe’nin bu durum için bir açıklaması var:"B u bilim dalında başlangıçta çok fazla sayıda kuramsal enformatikçi baskın durumdaydı." Ama DNA-Computing yeni bir süper bilgisayar tartışmaları dışında da ilginç kullanım olanakları sunuyor. Günümüzde kullanılan hatlarla ilgili algoritmik self-assembly, bir başka deyişle yapıtaşlarının belirli bir düzene göre otomatik olarak düzenlenmesi, araştırmacılar tarafından kendilerini DNA Moleküllerinde Kodlanmıfl Veriler Spiral Molekül Yapılarında Bit’ler Genetik molekül DNA bilgisayar verilerinin depolanması ve kodlanması iflfline de yarıyor. Kimyasal tüplerde veriler öteki moleküller arasında yetkisi olmayanlar tarafından kullanılmaya karflflı korunuyor. OCAK 2 0 0 1 | 239 DNA Kayıt Belleği işaretleyen bölümler de bulunuyor. Yalnızca Primer adı verilen ve bir veri bloğunun başını işaretleyen küçük moleküle sahip olanlar, "molekül çorbası" içersinden verileri yeniden okuyabiliyor. Bir başka deyişle Primer saklı verilerin anahtarını teşkil ediyor. Doğru veriler bir DNA-Synthesizer ile birleştiriliyor. Tanımanın geriye kalan bölümünü standart yöntemler uygulayan bir gen laboratuarı hallediyor. Sonunda bir program verileri okuyor. Kaza yapan arabalar geride genetik bir iz bırakıyor Araştırmacılar dijital DNA moleküllerinin kodlanmasının bilgisayar sistemleri için geçerli kıstaslara göre güvenli olduğunu göstermeyi başarmış bulunuyor. Ancak bu iki dünya en azından geçici olarak ayrı kalacak. "DNA’da enformasyonların kodlanması varolan yazılım temelli kodlama sistemlerine karşı bir rekabet olarak düşünülmüş değil" diyor Dortmund Üniversitesi gen laboratuarından Hilmar Rauhe. Rauhe çevre dostu veri belleği olarak DNA’nın işaretleme amaçlı olarak kullanılabileceğini düşünüyor. Örneğin bir vasıtanın (arabanın) seri numarası DNA moleküllerinde depolanabilir ve kaporta boyasına karıştırılabilir. Araba kaza yaptığında, kaporta boyası izleri üzerinden geride bariz bir genetik parmak izi bırakabilir.Molekülde bir Byte 100 nanometrelik bir uzunluğa sahip; bu kaporta boyasında göze batmayacaktır. Veri molekülleri gelecekte gıda maddelerini çarpıtmaya karşı emin bir biçimde işaretlemek için de kullanılabilir. Örneğin sığır etinin kökeni böylelikle belirgin bir biçimde saptanabilir. Geleneksel manyetik belleklerden milyon kat daha yüksek olan veri yoğunluğu, DNA’yı bellek ortamı olarak da ilginç kılıyor. Gerçi bilgisayarın sabitdiskine alternatif tüpte DNA büyük olasılıkla bir ütopya olarak kalacaktır. Ama moleküller sabit bir taşıyıcıya da yerleştirilebiliyor ve böylelikle günümüz bellek ortamlarının enerjisinin çok az bir bölümüyle, çok etkili ve biyolojik olarak kaldırılabilir veri belleğine dönüşebiliyor. MF / Garo Antikacıoğlu (agaro@chip.com.tr) olabildiğince basit bir biçimde oluşturmak için optimize edilmiş virüs kılıflarından kopya ediliyor. Aynı ilke, parçaları "sticky ends" (yapışkan uçlar) denilen uçlarda istenildiği gibi kombine edilebilen küçük bölümlerin (A, C, G, T) biraraya gelmesiyle oluşan DNA’da da işliyor. Yapılanma, molekül zincirlerinin bir türeve göre oluşmasını sağlayan biçimsel bir gramer izliyor. Tipik olarak DNA-Helix’in çifte hattı, uçlarında tek hatlı değişkenlerin oturduğu bir çekirdek oluşturuyor. Bunların ne anlama geldiği formüller üzerinden betimleniyor. Değişkenler, örneğin dijital bit’ler oluşacak şekilde seçilebiliyor.Moleküllerle ilgili algoritmik self-assembly, bit’lerin DNA’lara yazılmasını sağlıyor. Bu DNA verileriyle, enzim tepkimesi üzerinden doğru hesaplama mümkün oluyor. Rauhe bununla ilgili olarak şunu söylüyor:"P otansiyel olarak bilgisayarın her bir veri yapısını DNA’ya da yazabiliriz." Basit kodlama: Veriler tüpte saklı Enformatik biliminden tanıdığımız Steganographie yöntemine dayanan DNA’da veri kodlama imkanı oldukça şaşırtıcı. Bu işlemle kodlanacak enformasyonlar (bilgiler) birçok başka enformasyon içinde saklanıyor. Kodun çözülmesi ise samanlıkta iğne aramaya benziyor. Uygun anahtar olmaksızın hiç kimsenin enformasyonlara ulaşması olanaklı değil. DNA haberlerinin kodunun çözülmesi için araştırmacılar genetik bilimi kökenli standart bir yöntem kullanıyor: P olymerase zincirleme tepkimesi (PCR). Bilimciler bu yöntemi başlangıçta DNA çoğaltımı için geliştirmişlerdi. Yöntem aynı zamanda genetik bir parmak izinin tanınması için gerekli DNA miktarını üretmek için de hizmet veriyor. Bilgisayar kodlarının deşifre edilmesi için araştırmacılar yöntemi, haberleri bir barkodda olduğu gibi okuyacak şekilde dönüştürüyor. Bu işlem laboratuarda, 0 ve 1’den ibaret mantıksal değerleri temsil eden her iki DNA hattı için ayrı iki tepkime vasıtasıyla gerçekleştiriliyor. DNA’da veri sunumunda sıfırlar ve birlerin yanı sıra, veri bloklarının başı ve sonunu S S S S E E E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 E E S DNA’ya Yazma ve Okuma Laboratuvar deneyi: 0’lar ve 1’leri temsil eden DNA parçaları; ikili kodları bu örnekte onluk sayılar olan 262 [a], 97 [b] ve 329 [c] sonuçlarını veren molekül hatları oluflturacak flekilde kombine ediliyor. S ve E bölümleri verilerin baflı ve sonunu iflaretliyor (üstteki grafik). Gen laboratuarında bu sayılar barkod olarak yeniden okunabiliyor (sağdaki resim). M kalibrasyon için iflaretleyici iflini görüyor. M a a b c b c 240 | OCAK 2 0 0 1

Arşiv Listesi