|   15:07:40
דלג
  עידן יוסף  
מועדון VIP
להצטרפות הקלק כאן
בימה חופשית ב-News1
בעלי מקצועות חופשיים מוזמנים להעביר אלינו לפרסום מאמרים, מידע בעל ערך חדשותי, חוות דעת מקצועיות בתחומים משפט, כלכלה, שוק ההון, ממשל, תקשורת ועוד, וכן כתבי טענות בהליכים בבית המשפט.
דוא"ל: vip@news1.co.il
כתבות מקודמות
קבוצת ירדן
למה לעשות תואר שני במנהל עסקים?
קבוצת ירדן
כיצד להכין בבית שייקים מיין
ענבל וקנין. שיטת קידוד חדישה [צילום: רמי שלוש/דוברות הטכניון]
אחסון מידע על דנ"א

איך להכניס את כל יוטיוב לכפית אחת

63 שנה אחרי המצאת ההארד-דיסק, חוקרים בטכניון ובמרכז הבינתחומי הרצליה מציגים ב-Nature Biotechnology קפיצת מדרגה באחסון מידע
10/09/2019  |   עידן יוסף   |   כתבות   |   תגובות
פרופ' זהר יכיני

פרופ' רועי עמית

הסטודנט ליאון ענבי

חוקרים בטכניון ובמרכז הבינתחומי הרצליה הדגימו שיפור משמעותי ביעילות התהליך הנדרש לאחסונו של מידע דיגיטלי בדנ"א. 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 דנ"א 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 מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון בהנחייתו של הפרופסור זהר יכיני מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון ומבית ספר אפי ארזי למדעי המחשב במרכז הבינתחומי הרצליה. המחקר נערך בשיתוף עם מעבדתו של הפרופסור רועי עמית מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון.

כמות המידע הדיגיטלי גדלה במהירות עצומה מאז המצאת ההארד-דיסק על-ידי 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 בדנ"א. טכנולוגיה זו מאפשרת מזעור משמעותי, שמירת המידע לטווח ארוך הרבה יותר (פי אלף) ועלות אנרגטית וכלכלית אפסית.

הרעיון הבסיסי בקידוד מידע על דנ"א הוא זה: מולקולת הדנ"א היא שרשרת המורכבת מחוליות הנקראות נוקלאוטידים. הנוקלאוטידים מתחלקים לארבעה סוגים המסומנים באותיות A, C, G ו-T. כדי לאחסן מידע בדנ"א יש לתרגם כל רצף בינארי (המורכב מהסימנים 0 ו-1) לרצף המורכב מאותיות אלה. בשלב הבא מיוצרות, בתהליך הקרוי סינתזה, מולקולות דנ"א ממשיות המייצגות את אותם הרצפים. כדי לקרוא את המידע נדרש ריצוף של מולקולות הדנ"א. 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 דנ"א 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 על-ידי חוקרי הטכניון והמרכז הבינתחומי הרצליה ומאפשרת:
  • הגדלה של מספר האותיות המשמשות לקידוד המידע (מעבר ל-4 האותיות המקוריות);
  • הפחתה משמעותית בסבבי הסינתזה הנדרשים לאגירת המידע בדנ"א;
  • שיפור מנגנון תיקון השגיאות בקוד.


הדנ"א הטבעי מורכב כאמור מארבע 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 על-ידי ערבוב ייחודי של צבעי בסיס. הגדלת מספר האותיות מאפשר לקודד יותר מידע בכל עמדה ברצף של מולקולות הדנ"א. לדברי הפרופסור 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 התירות 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 כי אפשר יהיה להפחית בעתיד את מספר סבבי הסינתזה ב-75% ללא מאמצי פיתוח משמעותיים. פירוש הדבר הוא שתהליך האחסון יהיה מהיר יותר ויקר פחות. "בעבודה הזאת יישמנו בצורה מעשית קידוד מידע ביעילות סינתזה הגדולה בעשרות אחוזים בהשוואה לקידוד המקובל", מסביר הפרופסור עמית. "המחקר כלל יישום בפועל של שיטת הקידוד החדשה לשם אחסון מידע בנפח גדול על מולקולות דנ"א ושחזורו לשם בדיקת התהליך." ואכן, על אחד המדפים במעבדתו של עמית בטכניון מונחת מבחנה קטנה המכילה בתוכה כ-10 ננוגרם (מיליארדית הגרם) של דנ"א, 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 הדנ"א של המולקולות המאחסנות את המידע, שתוכננו על יד ליאון ענבי ויכיני, משמש לצורך מנגנון תיקון השגיאות האמור. לדברי ליאון ענבי, "בזכות שימוש בקודים לתיקון שגיאות, המותאמים 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), העלולים לשבש את הקריאה. הקידוד המוקפד איפשר לנו להתגבר על בעיות אלה".

החוקרים מציינים כי "לטכנולוגיה שהוצגה במאמר יש פוטנציאל לייעל תהליכים נוספים בביולוגיה סינתטית ובביוטכנולוגיה. אנו מאמינים שבשנים הקרובות נראה עלייה משמעותית בשימוש בדנ"א סינתטי במחקר ובתעשיה".

הדנ"א המלאכותי ששימש את החוקרים ותוכנן על-ידי הקבוצה יוצר על-ידי חברת Twist Bioscience האמריקנית, המעסיקה גם קבוצת פיתוח בתל אביב, ורוצף במרכז הגנומי של הטכניון. המחקר נתמך חלקית על-ידי תוכנית המסגרת Horizon 2020 של האיחוד האירופי. ליאון ענבי נתמך על-ידי מלגת אדמס של האקדמיה הישראלית למדעים. במחקר השתתפו גם ד"ר אורנה עטאר ותלמידת המחקר ענבל וקנין.

פרופ' רועי עמית, ענבל וקנין, ליאון ענבי ופרופ' זהר יכיני
תאריך:  10/09/2019   |   עודכן:  10/09/2019
עידן יוסף
מועדון VIP להצטרפות הקלק כאן
פורומים News1  /  תגובות
כללי חדשות רשימות נושאים אישים פירמות מוסדות
אקטואליה מדיני/פוליטי בריאות כלכלה משפט סדום ועמורה עיתונות
איך להכניס את כל יוטיוב לכפית אחת
תגובות  [ 0 ] מוצגות   [ 0 ]  לכל התגובות        תפוס כינוי יחודי            
תגובות בפייסבוק
ברחבי הרשת / פרסומת
רשימות קודמות
ראש השנה הוא החג שפותח את השנה, איתו מגיעות ארוחות החג המסורתיות בהן כל המשפחה מתקבצת מסביב לשולחן. איך עוברים את ארוחות החג בשלום ואיך משלבים את סממני החג לתוך אורח החיים הבריא שלנו, בין אם אתם אורחים ובין אם אתם מארחים:
09/09/2019  |  חלי ממן  |   כתבות
בנימין נתניהו היה ראש ממשלה מעולה, וכאיש ימין אני רוצה שהליכוד ינצח בבחירות. אבל כעת יש סיבות רבות ומשמעותיות המצדיקות לומר לו: תודה רבה, עשית את שלך, כעת תורו של מישהו אחר. זה מה שמחייבת טובת המדינה
06/09/2019  |  איתמר לוין  |   כתבות
הד"ר גייל טלשיר, חוקרת ומרצה בכירה בחוג למדעי המדינה באוניברסיטה העברית, היא חוקרת אידיאולוגיות ולוחמת אקדמית נחושה שמחוללת שינויים. היא אם לאדם (13), הלומד בבית ספר יאסא למדעים ואמנויות, וחיה עם בן זוגה, דני זקן, עיתונאי ופרשן פוליטי בגלובס. כמי שאינם חובבי ממסד, בלשון המעטה, נישאו טלשיר וזקן לאחרונה במסיבת זוגיות, כך שגם במובן הזה הקשר בין תקשורת ופוליטיקה מעוגן מבית. זו תקופה סוערת מאוד מבחינתם ("שיא הסיפור עם מערכת הבחירות הנוספת שנחתה עלינו"). בתחום זה עוסק בן זוגה בתקשורת, תחום המשיק גם לתחום המחקר שלה.
05/09/2019  |  שרון מגנזי  |   כתבות
לפי התחזיות העולמיות, אוכלוסיית העולם צפויה להגיע ב-2050 לכתשעה מיליארד. לצורך הזנת כמות כזו של אנשים, נדרש להכפיל את כמות המזון ביחס לכמות הנצרכת כיום. לשם כך דרושים מקורות מזון נוספים וחדשים. כמות האדמה הנדרשת לגידול בעלי-חיים המיועדות לאכילה, האפשרות המתמעטות להשגת דגים ופירות ים והשינויים באקלים - גורמים אלה לצד הגידול באוכלוסייה, לא יאפשרו לייצר את הכמות הדרושה. יש צורך במציאת פתרון להגדלה משמעותית של המזון הנדרש ונעשה ניסיון למצוא אוכל חדש כדי לספק את הצרכים?
05/09/2019  |  אולגה רז  |   כתבות
דוח של התוכנית הלאומית למדדי איכות לרפואת הקהילה בישראל, לשנים 2017-2015 חושף כי בישראל יש הבדל מהותי בטיפול הרפואי שמקבלות נשים לעומת גברים. רופאים רושמים לנשים כדורי שינה, תרופות הרגעה ואנטיביוטיקה יותר מאשר לגברים, ועושים למניעת מחלות לב וכלי דם אצל נשים פחות מאשר לגברים. התופעה ידועה בארצות שונות, שם הבעיה מטופלת באמצעות שינוי הכשרת אנשי הרפואה, הגברת מודעות לדעות קדומות וקביעת אמות מידה לטיפול. אולם בישראל אף אחד מהפתרונות אינו מיושם.
04/09/2019  |  איילת פישביין  |   כתבות
בלוגרים
דעות  |  כתבות  |  תחקירים  |  לרשימת הכותבים
יוסי אחימאיר
יוסי אחימאיר
במקרה שלנו התמונה המדומיינת הפוכה: ישראל היא האריה, המותקף משום-מה על-ידי עדר זברות מתייהרות    היוכלו החיות המפוספסות, עטויות כפיות וסרטים ירוקים למצחם ללביא הבודד?
יורם אטינגר
יורם אטינגר
ב-2024 יש 69% רוב יהודי בשטח המשולב של יהודה, שומרון ו"הקו הירוק" - לעומת 39% מיעוט ב-1947 ו-9% ב-1900 - הנהנה מרוח גבית של שיעור פריון ומאזן-הגירה-חיובי    אין פצצת זמן דמוגרפית ער...
בצלאל סמוטריץ'
בצלאל סמוטריץ'
הרבה זמן כבר לא חוויתי פער גדול כל כך בין המציאות לסיקור המעוות שלה בתקשורת הישראלית    צר לי לקלקל למחרחרי הריב והמחלוקת, אבל מה לעשות, פשוט הייתי שם וזה היה הרבה פחות דרמטי...
לרשימות נוספות  |  לבימה חופשית  |  לרשימת הכותבים
הרשמה לניוזלטר
הרשמה ל-SMS
ברחבי הרשת / פרסומת
ברחבי הרשת / פרסומת
News1 מחלקה ראשונה :  ניוז1  |   |  עריסת תינוק ניידת  |  קוצץ ירקות מאסטר סלייסר  |  NEWS1  |  חדשות  |  אקטואליה  |  תחקירים  |  משפט  |  כלכלה  |  בריאות  |  פנאי  |  ספורט  |  הייטק  |  תיירות  |  אנשים  |  נדל"ן  |  ביטוח  |  פרסום  |  רכב  |  דת  |  מסורת  |  תרבות  |  צרכנות  |  אוכל  |  אינטרנט  |  מחשבים  |  חינוך  |  מגזין  |  הודעות לעיתונות  |  חדשות ברשת  |  בלוגרים ברשת  |  הודעות ברשת  |  מועדון +  |  אישים  |  פירמות  |  מגשרים  |  מוסדות  |  אתרים  |  עורכי דין  |  רואי חשבון  |  כסף  |  יועצים  |  אדריכלים  |  שמאים  |  רופאים  |  שופטים  |  זירת המומחים  | 
מו"ל ועורך: יואב יצחק © כל הזכויות שמורות     |    שיווק ופרסום ב News1     |     RSS
כתובת: רח' חיים זכאי 3 פתח תקוה 4977682 טל: 03-9345666 פקס מערכת: 03-9345660 דואל: New@News1.co.il