20. 4. 2026

kvantový počítač

V budoucnu se zdravotní data budou možná ukládat pouze formou DNA

BudoucnostMedicína
Foto: Soren Brunak / Tiskový zdroj

Analýza a ukládání velkého množství dat vyžaduje hodně energie. Je možné, že v budoucnu budeme muset k ukládání dat přistupovat jinak. To říká profesor Soren Brunak z Univerzity v Kodani.

V Dánsku jsme na tom se zdravotními údaji dobře. Ve skutečnosti patříme mezi nejlepší na světě. Ale analýza a uchovávání obrovského množství zdravotních údajů je spojeno s klimatickými náklady. 

„Začali jsme zvažovat uhlíkovou stopu bioinformatiky a emise CO2 vyplývající z analýzy dat,“ říká profesor Soren Brunak, který je předním vědcem v oblasti velkých dat a vedoucím oddělení biologie nemocí v Nadačním centru Novo Nordisk pro výzkum proteinů. 

Jedním z hlavních problémů je značné množství dat, která chceme archivovat a uchovávat pro případné budoucí použití. Jak tedy uděláme úložiště dat ekologičtější? Odpověď vás možná překvapí. Protože výzkum naznačuje, že data mohou být zakódována do DNA, vysvětluje Søren Brunak. 

Údaje o DNA uložené v podzemí 

„Lidé začali navrhovat metody pro ukládání dat založené např. na biologických materiálech, které nevyžadují vůbec žádnou energii. Sekvence DNA může obsahovat mnoho informací, a pokud je DNA uložena v „přátelském“ prostředí, může být ekologickým médiem pro ukládání dat,“ vysvětluje Søren Brunak. 

Víme, že DNA může přežít v jeskyních a podzemí tisíce let, aniž by utrpěla významné poškození, není k tomu potřeba žádná energie, říká profesor Soren Brunak

Takovým „přátelským“ prostředím pro skladování DNA by mohl být opuštěný důl v chladné oblasti nebo podzemní řešení, jako jsou ta, která se používají k ukládání semen.

K tomu přidává: „A když potřebujete informace, vše, co musíte udělat, je sekvenovat DNA.“ Některým výzkumníkům se například podařilo zakódovat digitální informace z videa do sekvence DNA a poslat je výzkumníkům v jiné zemi, kteří pak molekulu sekvenovali a reprodukovali a sledovali film na obrazovce.“ 

Právě teď to nemusí být nejlevnější řešení, ale podle Sorena Brunaka mohou být taková řešení pro ukládání dat v budoucnu snadno dostupná, protože cena sekvenování DNA v posledních letech dramaticky klesla. 

„V budoucnu může sekvenování DNA člověka stát velmi málo a řešení pro ukládání dat založená na DNA by se proto mohla ukázat jako užitečná. Víme, že DNA může přežít v jeskyních a podzemí tisíce let, aniž by utrpěla významné poškození, není potřeba žádná energie,“ říká Soren Brunak. 

Efektivní analýza pomocí kvantových počítačů? 

Musíme začít zvažovat negativní dopady používání velkých počítačů pro výzkumné účely na klima. 

„Není pochyb o tom, že si lidé začali uvědomovat, že analyzování a ukládání dat pomocí počítačů vyžaduje energii, zejména velké množství dat používaných v biologickém a lékařském výzkumu, což zahrnuje genomová data a klinická data z online lékařských záznamů obsahujících obrázky a další typy. dat. Ve skutečnosti mohou být data jednoho pacienta podstatná,“ vysvětluje Soren Brunak. 

Spousta lidí očekává, že budoucí kvantové počítače, tedy extrémně výkonné počítače, budou schopny zefektivnit výpočty a budou tak šetrnější k životnímu prostředí. Toto řešení však není bez problémů ve vztahu k ukládání dat, vysvětluje Soren Brunak: 

„Jedním z problémů této technologie je, že nemusí být životaschopná pro ukládání dat po dlouhou dobu kvůli nestabilitě kvantově mechanických bitů. DNA může být reálnou možností, zejména pro ukládání dat, na která se nemusíte často dívat.“ 

Článek byl upraven z tiskové zprávy Univerzity v Kodani.

Pecka, vědci mají prototyp prvního „magnetického paměťového disku“! Vývoj založili na nové oblasti fyziky, spin-orbitronice

NovéTechnologieTOP 10Zajímavosti

Skupina vědců z Ruska a Číny vytváří prototyp prvního magnetického paměťového prvku. Vývoj je založen na nové oblasti fyziky, spin-orbitronice. Vědci našli způsob, jak řídit orientaci spinů elektronů, parametry pro naklánění a rotaci částic v přítomnosti magnetického pole. Magnetická paměť může v budoucnu doplnit nebo nahradit tradiční polovodičové technologie. Tato technologie umožní vytvořit efektivnější paměť pro počítače a chytré telefony: taková zařízení mohou fungovat týdny bez dobíjení, napsal RT.

Ruští vědci z Far Eastern Federal University (FEFU) spolu se zahraničními kolegy z Fyzikálního ústavu Čínské akademie věd vyvíjejí prototyp prvního magnetického paměťového prvku. RT o tom informovala tisková služba ministerstva školství a vědy.

V budoucnu může tato technologie doplnit nebo nahradit polovodičovou elektroniku. Například magnetická paměť vám umožní vytvořit smartphone, který může fungovat bez dobíjení několik týdnů. Možnost zavedení takových systémů potvrzují výsledky základního i aplikovaného výzkumu.

Práce se provádějí v rámci národního projektu „Věda a univerzity“ Ministerstva školství a vědy Ruska. Výsledky jsou publikovány v časopise Nano Letters.

K vytvoření magnetické paměti vědci aplikují principy nového oboru fyziky – spin-orbitroniky. Jestliže je v běžné mikroelektronice hlavním nositelem informace elektron, pak ve spin-orbitronice jsou to magnetické vlastnosti elektronu, respektive jeho spin. Jak vědci poznamenávají, spin elektronu lze obrazně přirovnat k rotaci mechanického vrcholu, který se snaží udržet stav rovnováhy. Otáčení ve směru nebo proti směru hodinových ručiček určuje směr otáčení – nahoru nebo dolů. Tyto indikátory slouží ve spin-orbitronice jako analog nulového bitu nebo jedničky, které kódují informace na paměťových zařízeních.

Chcete-li zapsat data na magnetické médium, musíte změnit magnetizaci materiálu nebo směr rotace elektronů. To lze provést pomocí magnetického pole, optického záření nebo elektrického proudu. Tento způsob přenosu a ukládání informací vyžaduje mnohem méně energie než tradiční elektronika.

Ve své nové práci skupina vědců využila možnosti tvorby vícevrstvých magnetických filmů v přítomnosti vnějšího magnetického pole. To vede k tomu, že spiny elektronů ve vrstvách magnetických filmů získávají sklon vzhledem k normále k rovině vzorku. Tento způsob řízení orientace rotace nebo magnetizace materiálu umožňuje efektivně přepínat bity s informacemi a také je ukládat a zpracovávat pomocí proudových impulsů bez použití vnějšího magnetického pole.

„Mnoho lidí ví, že elektronika je oblast vědy a technologie, která je založena na pojmech jako elektrický náboj a interakce nabitých částic a také na způsobech jejich ovládání pomocí elektromagnetického vlivu. Na základě těchto principů byla vytvořena elementární základna různých přístrojů a zařízení: počítačů, telefonů, lékařské techniky a výpočetní techniky. V elektronice se informace přenáší, ukládá a zpracovává jako elektrický náboj. Spin orbittronics je založen zásadně na odlišném přístupu. Zařízení spin-orbitronics mohou také ukládat a zpracovávat informace, ale bez fyzického přenosu nabitých částic (elektrického proudu),“ vysvětlil v komentáři pro RT Alexander Samardak, jeden z autorů studie, prorektor pro výzkum na FEFU.

Jak poznamenávají autoři práce, spinové systémy budou pracovat rychleji a spolehlivěji než tradiční paměťová média, jako jsou pevné magnetické disky (HDD), SSD (solid-state memory) a paměti s náhodným přístupem (DRAM, SRAM). V budoucnu to podle vědců otevře nové možnosti pro implementaci hardwarových systémů pro umělou inteligenci a kvantový počítač.

Tyto systémy navíc šetří energii: výdrž baterie na jedno nabití telefonů nebo notebooků s takovou pamětí se několikanásobně zvýší. Autoři práce také poznamenávají, že po vypnutí napájení takové počítače neztratí data zaznamenaná v paměti RAM.

Zdroj: RT


Přehled ochrany osobních údajů

Tyto webové stránky používají soubory cookies, abychom Vám mohli poskytnout co nejlepší uživatelský zážitek. Informace o souborech cookie se ukládají ve vašem prohlížeči a plní funkce, jako je rozpoznání, když se na naše webové stránky vrátíte a pomáhají našemu týmu pochopit, které části webových stránek považujete za nejzajímavější a nejužitečnější.


Warning: Undefined array key "sssp-ad-overlay-priority" in /data/web/virtuals/326454/virtual/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 276