מחקר ישראלי: כל ה-YouTube בכפית אחת - אחסון מידע על די-אן-איי

דף הבית >> דעות ומחקרים >> מה חדש באקדמיה? >> מחקר ישראלי: כל ה-YouTube בכפית אחת - אחסון מידע על די-אן-איי
מחקר ישראלי: כל ה-YouTube בכפית אחת - אחסון מידע על די-אן-איי
מאת: מערכת Telecom News, 9.9.19, 19:20ליאון ענבי, יחצ דוברות הטכניון רמי שלוש
 
חוקרים בטכניון ובמרכז הבינתחומי הרצליה הציגו קפיצת מדרגה באחסון מידע. הטכנולוגית המהפכנית - אחסון מידע בדי-אן-איי, מאפשרת מזעור משמעותי, שמירת המידע לטווח ארוך הרבה יותר ועלות אנרגטית וכלכלית אפסית.

חוקרים בטכניון ובמרכז הבינתחומי הרצליה הדגימו שיפור משמעותי ביעילות התהליך הנדרש לאחסונו של מידע דיגיטלי בדי-אן-איי. במאמר, שפורסם בכתב העת Nature Biotechnology הדגימה הקבוצה אחסון מידע בצפיפות השקולה לאחסון של יותר מ-10 פטה-בייט (מיליון גיגה-בייט) בגרם בודד של די-אן-איי תוך ייעול משמעותי של תהליך הכתיבה. לשם המחשה, צפיפות זו מאפשרת, באופן תאורטי, לאחסן בנפח של כפית את כל המידע השמור ב-Youtube.

את המחקר הוביל תלמיד המחקר ליאון ענבי, (בתמונה למעלה), מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון בהנחייתו של פרופ' זהר יכיני מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון ומבית ספר אפי ארזי למדעי המחשב במרכז הבינתחומי הרצליה. המחקר נערך בשיתוף עם מעבדתו של פרופ' רועי עמית מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון.

כמות המידע הדיגיטלי גדלה במהירות עצומה מאז המצאת ההארד-דיסק ע"י IBM בשנות ה-50. אחסונו של מידע זה הפך לאתגר גדול לא רק בהקשר הטכנולוגי אלא גם בהיבט הכלכלי והסביבתי, שכן כיום אחראיות חוות השרתים - מחסני המידע המשרתים את כולנו - לכ-2% מפליטת הפחמן העולמית (שיעור דומה לפליטה המצטברת של כל המטוסים בעולם) ולכ-3% מצריכת החשמל העולמית (יותר מצריכת החשמל של בריטניה כולה).
 
על רקע כל אלה מתפתחת בעשור האחרון גישה טכנולוגית חדשה ומהפכנית: אחסון מידע בדי-אן-איי. טכנולוגיה זו מאפשרת מזעור משמעותי, שמירת המידע לטווח ארוך הרבה יותר (פי אלף) ועלות אנרגטית וכלכלית אפסית.

הרעיון הבסיסי בקידוד מידע על די-אן-איי הוא זה: מולקולת הדי-אן-איי היא שרשרת המורכבת מחוליות הנקראות נוקלאוטידים. הנוקלאוטידים מתחלקים ל-4 סוגים המסומנים באותיות A, C, G ו-T. כדי לאחסן מידע בדי-אן-איי יש לתרגם כל רצף בינארי (המורכב מהסימנים 0 ו-1) לרצף המורכב מאותיות אלו.
 
בשלב הבא מיוצרות, בתהליך הקרוי סינתזה, מולקולות די-אן-איי ממשיות המייצגות את אותם הרצפים. כדי לקרוא את המידע נדרש ריצוף של מולקולות הדי-אן-איי. ריצוף זה מייצר פלט המייצג את רצף הנוקלאוטידים המרכיב כל מולקולה בקלט, ואת הפלט האמור מתרגמים לרצף בינארי המייצג את ההודעה המקורית שקודדנו. הטכנולוגיות המודרניות מאפשרות סינתזה של אלפי סדרות נוקלאוטידים שונות במקביל.

אחסון על די-אן-איי הוא אתגר טכנולוגי מורכב מאוד. בתחום קריאת המידע (ריצוף) התרחשה התקדמות עצומה בעקבות מהפכת הגנום, אולם בכתיבת המידע ישנם עדיין קשיים טכנולוגיים משמעותיים. מכאן חשיבותה של פריצת הדרך, שהושגה ע"י חוקרי הטכניון והמרכז הבינתחומי הרצליה ומאפשרת:
 
(1) הגדלה של מספר האותיות המשמשות לקידוד המידע (מעבר ל-4 האותיות המקוריות);
(2) הפחתה משמעותית בסבבי הסינתזה הנדרשים לאגירת המידע בדי-אן-איי;
(3) שיפור מנגנון תיקון השגיאות בקוד.

הדי-אן-איי הטבעי מורכב, כאמור, מ-4 אבני בניין, הן ארבע האותיות A, C, G ו-T. צוות החוקרים הגדיל את מספר האותיות לשימוש בפועל, כשכל אות חדשה מהווה צירוף ייחודי של האותיות המקוריות. הרעיון דומה לייצור של צבעים חדשים ע"י ערבוב ייחודי של צבעי בסיס.
 
הגדלת מספר האותיות מאפשרת לקודד יותר מידע בכל עמדה ברצף של מולקולות הדי-אן-איי.
 
פרופ' יכיני: "בתהליכי הסינתזה והריצוף הנהוגים כיום מתקיימת יתירות מידע מובנית (redundancy), כיוון שכל מולקולה מיוצרת במספר גדול של עותקים ונקראת במספר גדול של עותקים במהלך הריצוף. הטכנולוגיה שפיתחנו מנצלת את היתירות הזאת להגדלת מספר האותיות האפקטיבי הרבה מעל ל-4 האותיות המקוריות, וכך מאפשרת לנו לקודד כל יחידת מידע בפחות מחזורי סינתזה".
 
החוקרים הצליחו להפחית ב-20% את מספר סבבי הסינתזה הנדרשים ליחידת מידע. יתר על כן, החוקרים הראו, שאפשר יהיה להפחית בעתיד את מספר סבבי הסינתזה ב-75% ללא מאמצי פיתוח משמעותיים. פירוש הדבר הוא, שתהליך האחסון יהיה מהיר יותר ויקר פחות.
 
פרופ' עמית: "בעבודה הזאת יישמנו בצורה מעשית קידוד מידע ביעילות סינתזה הגדולה בעשרות אחוזים בהשוואה לקידוד המקובל. המחקר כלל יישום בפועל של שיטת הקידוד החדשה לשם אחסון מידע בנפח גדול על מולקולות די-אן-איי ושחזורו לשם בדיקת התהליך".
 
ואכן, על אחד המדפים במעבדתו של פרופ' עמית בטכניון מונחת מבחנה קטנה המכילה בתוכה כ-10 ננוגרם (מיליארדית הגרם) של די-אן-איי, המקודדים אלפי עותקים של התנ"ך בגירסה דו-לשונית.

קבוצת המחקר פיתחה מנגנון מתקדם המאפשר להתגבר על שגיאות שהן חלק בלתי נפרד מתהליך ביולוגי-פיזיקלי כמו זה המתרחש כאן. חלק מרצף הדי-אן-איי של המולקולות המאחסנות את המידע, שתוכננו ע"י ליאון ענבי ופרופ' יכיני, משמש לצורך מנגנון תיקון השגיאות האמור.
 
ליאון ענבי: "בזכות שימוש בקודים לתיקון שגיאות, שמותאמים לקידוד הייחודי שיצרנו, יכולנו לבצע קידוד יעיל במיוחד ולשחזר את המידע בהצלחה. כאשר עובדים במערכת המורכבת ממיליוני חלקים (מולקולות), מתרחשים גם אירועים נדירים ביותר (אירועים של אחד למיליון), שעלולים לשבש את הקריאה. הקידוד המוקפד איפשר לנו להתגבר על בעיות אלה".

החוקרים מציינים, שלטכנולוגיה, שהוצגה במאמר, יש פוטנציאל לייעל תהליכים נוספים בביולוגיה סינתטית ובביוטכנולוגיה, והם מאמינים, שבשנים הקרובות נראה עלייה משמעותית בשימוש בדי-אן-איי סינתטי במחקר ובתעשייה".

הדי-אן-איי המלאכותי, ששימש את החוקרים ותוכנן ע"י הקבוצה יוצר ע"י חברת Twist Bioscience האמריקאית, שמעסיקה גם קבוצת פיתוח בתל אביב, ורוצף במרכז הגנומי של הטכניון. המחקר נתמך חלקית ע"י תוכנית המסגרת Horizon 2020 של האיחוד האירופי. ליאון ענבי נתמך ע"י מלגת אדמס של האקדמיה הישראלית למדעים. במחקר השתתפו גם ד"ר אורנה עטאר ותלמידת המחקר ענבל וקנין.
 
קרדיט צילום: רמי שלוש, דוברות הטכניון

קבוצת המחקר: מימין לשמאל: פרופ' רועי עמית, ענבל וקנין, ליאון ענבי ופרופ' זהר יכיני

קבוצת נמחקר קרדיט יחצ דוברות הטכניון רמי שלוש

 
 



 
 
Bookmark and Share


 

לוח מודעות
מחפשים הגנה מושלמת על הגלישה הניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף? הפתרון הזול והטוב בעולם - כאן.

לוח אירועים וכנסים של עולם ההיי-טק - כאן.

מחפש מחקרים? מאות מחקרים עדכניים מהשנה האחרונה מצויים כאן

מחפש תוכנות חופשיות? תוכל למצוא משחקיםתוכנות לפרטיים ותוכנות לעסקיםתוכנות לצילום ותמונות, הכל בחינם.


מעוניין לבנות ולתפעל אתר אישי או עסקי מקצועי? לחץ כאן.


 




לוח האירועים המלא לגולשים מצוי כאן.

17-24/11/19 - שבוע היזמות העולמי 2019  

17-21/11/19 - Oracle Week 

2/12/19 - ועידת ישראל לתעשייה 2019 

2/12/19 -  2019 GoforIsrael 

3/12/19 - ועידת ההייטק החרדי 2019  

4/12/19 -  GO Mobile #8 

9/12/19 - Vmware VForum 2019  

11/12/19 - Next Case  

8/1/20 - ועידת ההייטק החרדי 2020 

11/2/20 - Axis Tel Aviv 2020 

12/2/20 - Teleco 2020



 

הכי ניצפים 

דירוג הסמאטרפונים הטובים ביותר בעולם לנובמבר 2019 עפ"י Business Insider - כאן

תאגיד השידור - "עלינו". איך עשו עלינו סיבוב והשאירו את אגרת הטלוויזיה - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק א': בזק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק ג' - ההפסד הצרכני - כאן

כמה מפסידים בביצועים של הפס הרחב במעבר ל"שוק הסיטונאי"? - הרבה - כאן

למה מבלבלים את המוח לציבור בנושא המכונה "שוק סיטונאי"? - כאן

למה בכלל צריך להחליף / לרכוש נתב במעבר ל"שוק סיטונאי"? - כאן

איך אני יודע כמה מגהרץ יש בחיבור LTE? מי ספק הסלולר המהיר בישראל? - כאן

חשיפת המחדל המדהים המוסתר מהציבור של הרס רשתות הסלולר - כאן

חשיפת מה שאילנה דיין לא פרסמה ב"ערוץ 2" על תעלולי השר משה כחלון - כאן

איך רבע מיליון לקוחות נפלו בפח ועברו להסדר המכונה בטעות "שוק סיטונאי" - כאן

ההגנה המושלמת על הגלישה ניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף - כאן

מבחן דרך: חיבור VPN - האם זו ההגנה המושלמת על הגלישה ועל הפרטיות? - כאן

המשך חשיפת הבלוף ששמו "מהפיכת הסלולר" ואיך מסרסים את הנתונים לציבור - כאן

סיכום ביקור בסיליקון ואלי - למה 3 הגדולות משקיעות ומפתחות באותם תחומים - כאן

שלמה פילבר (עד לאחרונה מנכ"ל משרד התקשורת) - עד מדינה? הצחקתם אותי! - כאן

"יש אפליה בחקירה"? חשיפה: למה השר משה כחלון לא נחקר עד היום? - כאן

חשיפת חשד לשחיתות הדומה לזו של "תיק 4000" אך בתחום הסלולר - כאן

חשיפת ההונאה הגדולה שהובילה לכך שמוצרי התקשורת יקרים יותר בישראל - כאן

בלעדי לקוראי האתר: 1 ש"ח ליום שיחות וגלישה ללא הגבלה בחו"ל... - כאן

חשיפת מה שלא רוצים  שתדעו בעניין פריסת אנלימיטד (בניחוח בלתי נסבל) - כאן

חשיפה: איוב קרא אישר לקבוצת סלקום בדיוק מה שביבי אישר ל-Yes ולבזק - כאן

האם השר איוב קרא היה צריך בכלל לחתום על האישור, שנתן לקבוצת סלקום? - כאן

האם ביבי וקרא קבלו בכלל תמורה עבור ההטבות הרגולטוריות שנתנו לסלקום? - כאן

המסמכים בנושא בזק-Yes (תיק 4000) מוכיחים "תפירת תיק" לאיש הלא נכון! - כאן

עובדות ומסמכים המוסתרים מהציבור: האם ביבי כשר תקשורת עזר לקב' בזק? - כאן

מה מקור ה-Fake News שהביא לתפירת תיק לביבי והעלמת החשודים הנכונים - כאן

אחת הרגליים של "תיק 4000 התפור" התמוטטה היום בניצחון (כפול) של בזק - כאן

איך כתבות מפנקות הפכו לפתע לטובת הנאה שהיא מיסודות עבירת השוחד? - כאן

שערוריית הקנס הענק על בזק וחשיפת "תעודת הביטוח" של נתניהו בתיק 4000 - כאן

תיק 5000: סלקום - IBC לא תפרוס סיבים ותרכב על גב הרכוש הפרטי של בזק - כאן

ערוץ 20: "תיק תפור": אבי וייס חושף את מחדלי "תיק 4000" - כאן

התבלבלתם: גיא פלד הפך את כחלון, גבאי ואילת לחשודים המרכזיים בתיק 4000 - כאן

פצצות בתיק 4000: האם היו בכלל התנגדויות למיזוג בזק-יס? - כאן

נמצא מסמר נוסף בארון הקבורה של תיק 4000 התפור - כאן

נחשפה עוד עובדה חשובה בדרך אל ההלוויה של תיק 4000 - כאן

תיק 4000 לא הושלם: האם היועמ"ש קיבל את כל המידע הנחוץ לחקר האמת? - כאן

תיק 4000: גם תקנות התקשורת התומכות בגרסת נתניהו לא נכללו בחקירה - כאן

חשיפת שקרים נוספים בתיק 4000: הטעיית הציבור נמשכת ללא הרף - כאן

תיק 4000: נחוצה ועדת חקירה ממלכתית לגבי "אישום" שר התקשורת - נתניהו - כאן

תיק 4000: חשיפת "דבר ראשון" בעניין היועמ"ש - היבטים חמורים חדשים - כאן

תיק 4000: היועמ"ש לממשלה אישר "מיזוג" בזק-יס. צריך ועדת חקירה ממלכתית - כאן

אוסף הטעויות בתיק 4000: "אני מאשים" - לא חתרו כלל לגילוי המאת - כאן

שערוריית תיק 4000: איך יש 2 גרסאות שונות של כתב החשדות של היועמ"ש? - כאן

ערוץ 20: אבי וייס חשף טענות שגויות בכתב החשדות נגד רוה"מ בתיק 4000 - כאן

תיק 4000: חשיפת מסמך נוסף שיסייע גם הוא לחיסול תיק 4000 התפור - כאן

ערוץ 20: אבי וייס ואלי ציפורי חשפו שקרי הפרקליטות לגבי ההדלפות בתיק 4000 - כאן

תיק 4000: מתי מדוע ואיך הוא הפך מ"תיק בזק" ל"תיק תפור" ומחורר? - כאן

הספינים והשקרים בתיק 4000 חזרו. הם חלק מניסיון הפיכה שלטונית שיש לחקור - כאן

סודות ושקרים בפרקליטות והיועמ"ש: מי היה ב"ניגוד עיניינים" בתיק 4000? - כאן

תיק 4000 יושלך לפח האשפה של ההיסטוריה עקב חקירה רשלנית ללא מסמכים - כאן

תיק 4000: מסמר נוסף ענק לארון הקבורה שלו (פרי חשיפה של אלי ציפורי) - כאן

תיק 4000: בעיות זיכרון, חקירה משובשת ושקרים המכוונים להפיכה שלטונית! - כאן

חשיפות חדשות בעקבות הדלפת עדויות שלמה פילבר - "עד המדינה" בתיק 4000 - כאן

האם "תיק 4000" התפור אכן בדרכו ל"פח האשפה של ההסטוריה"? - כאן

חשיפת הכזבים של היועמ"ש מול האמת המוכחת לגבי ההדלפות בתיק 4000 - כאן

פוטש בשידור חי: את מי שהיה צריך לעצור ולחקור זה את "עד המדינה" פילבר! - כאן

תיק 4000: האם נוכל לנחש שהחשיפה כאן תהיה הגרזן הסופי שיפרק את התיק? - כאן





 
זרקור חברות
 
פורטינט
 
NORDVPN
 
Telecom Expert
 
טלקום אקספרטס
 
NordVPN
 
עדן אימון עסקי
 
כמה זה? השוואת מחירים
 
PIXABAY
 
Telecom Experts
 
טלי וייס
 
 
Slideshare Linkedin Twitter
Youtube Instagram Facebook
Google+ live Zappix
Bitly Vimeo Pinterest
אנדרואידאנדרואיד-ברקוד אפל ברקודאפל

 
  מהירות גלישה Your IP שירותנט
לייבסיטי - בניית אתרים