Forscher vom Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften melden einen Durchbruch bei der präzisen Manipulation von großen DNA-Abschnitten. Ihre Methode eigne sich für Tausende bis Millionen Basenpaare und erlaube das Editieren von Erbgut bei Pflanzen und Tieren gleichermaßen. Sein Forschungsergebnis veröffentlichte das Team um Gao Ciaxia online im Fachjournal Cell.

Grundlage der Forschung ist das Rekombinations-System Cre-Lox, das die gezielte Manipulation von DNA erlaubt. Dabei markieren zwei Abschnitte von Basenpaaren, die sogenannten LoxP-Stellen, den zu verändernden DNA-Abschnitt. Die als Cre bezeichnete Rekombinase ist ein Enzym, das an den LoxP-Stellen andockt und den gewünschten Abschnitt beispielsweise heraustrennt oder umkehrt.

DNA erfolgreicher manipulieren

Diese laut den Forschern vielversprechende Methode habe mehrere Probleme, die die neuen Verfahren lösen sollen. Ein großes Problem der Methode seien etwa die sogenannten reversiblen Rekombinationsreaktionen als unerwünschte Effekte. Die sorgen dafür, dass die vorgenommenen Manipulationen am Genom wieder rückgängig und damit zunichtegemacht werden. Mit ihrem Verfahren hätten sie die Ausprägung dieses Phänomens um den Faktor zehn senken können. Zudem hätten sie eine Methode entwickelt, um nahtlose Genomveränderungen zu gewährleisten. Die herkömmliche Manipulation mit dem zugrundeliegenden Verfahren sei dagegen mit einer Art Narbenbildung in der DNA verbunden.

Für ihre Forschung entwickelte das Team neue Rekombinasen mithilfe Künstlicher Intelligenz. Die so erschaffenen Enzyme hätten eine 3,5-fach höher Rekombinationseffizienz, als der ursprüngliche Wildtyp des Enzyms gezeigt. Die KI-gestützte Methode zur Konstruktion von Proteinen (Enzyme sind meist Proteine) haben Forscher desselben Instituts um Gao Ciaxia erst einen Monat zuvor im Fachjournal Cell veröffentlicht. Dabei würden KI-Modelle auf Grundlage von dreidimensionalen Proteinstrukturen gezielt kompatible Aminosäuresequenzen generieren, wobei sie bestimmte strukturelle Grenzen als Einschränkung beachten. Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen. So helfe KI beim effizienten Protein-Engineering.

Um ihr Forschungsergebnis in einer konkreten Anwendung zu untermauern, setzten die Forscher es ein, um herbizidresistenten Reis zu erzeugen. Dazu drehten sie mit ihrem Verfahren einen 315 Kilobasen großen Abschnitt in dessen DNA um.

(dgi)

Dieses System soll Frust an Ampeln bei Radfahrern in Berlin sowie potenzielle Rotlichtverstöße reduzieren: Die Senatsverkehrsverwaltung der Hauptstadt hat angekündigt, eine VeloFlow getaufte Lösung an zunächst 23 Signallichtanlagen von September an testen zu wollen. Es handelt sich um digitale Anzeigen etwa unter Parkverbotsschildern, die Radfahrer rund 200 Meter vor einer Kreuzung darüber informieren, ob sie die nächste Ampel bei einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometer in der Stunde bei Grün oder Rot erreichen werden.

LED-Displays an Straßenschildern

Die Funktionsweise von VeloFlow ist laut dem Senat relativ einfach: Ein Fahrrad-Symbol auf dem Display signalisiert, ob die Ampelphase bei gleichbleibendem Tempo Grün oder Rot sein wird. Befindet sich das stilisierte Rad im grünen Bereich, können vorbeikommende Radler davon ausgehen, dass sie die Ampel bei freier Fahrt passieren können. Zeigt das Symbol den roten Bereich, deutet dies auf eine bevorstehende Rotphase hin. Das soll es Velofahrern ermöglichen, ihr Tempo vorausschauend anzupassen – entweder durch eine leichte Beschleunigung oder durch langsames Ausrollen. Abruptes Bremsen oder ein Passieren der Ampel bei Rot soll so leichter vermeidbar werden.

VeloFlow basiert den offiziellen Angaben zufolge auf dem Assistenzsystem Green Light Optimal Speed Advisory (Glosa). Dieses benötigt in Echtzeit Informationen über die Ampelphasen. Sogenannte Roadside Units (RSUs) direkt an den Lichtsignalanlagen erfassen dafür die aktuellen einschlägigen Daten und erstellen Prognosen für die nächsten Schaltvorgänge. Diese Informationen können über verschiedene Wege drahtlos etwa an Displays, Fahrzeuge oder Endgeräte der Nutzer gesendet werden. In Berlin soll auf dieser Basis der Glosa-Verzögerungsassistent zum Einsatz kommen. Ähnliche Anzeigen tun bereits in Münster ihre Dienste.

„Grüne Welle“-Assistent prinzipiell auch machbar

Möglich wäre mithilfe der Technik auch die Implementierung eines „Grüne Welle“-Assistenten, wie er etwa in Marburg für App-Nutzer schon seit Jahren verfügbar ist. Davon ist in der Hauptstadt aber aktuell keine Rede. Der Senat bezeichnet die RSUs aber als „strategisch wichtige Schnittstellen“ für die künftige digitale Verkehrsinfrastruktur. Sie könnten mit intelligenten Fahrzeugen kommunizieren, um Ampelphasen, Verkehrsbedingungen und Gefahren zu übermitteln. Das bilde den Grundstein für kooperative und autonom fahrende Systeme. Verkehrsfluss, Sicherheit und Effizienz würden weiter optimiert.

In der Invalidenstraße in Mitte werden dem Plan nach zehn VeloFlow-Anzeigen installiert, im Bereich Stargarder Straße, Schönhauser und Prenzlauer Allee neun. Je zwei sind in der Handjery- und Prinzregentenstraße sowie der Langenscheidt- und Kreuzbergstraße vorgesehen. Ein Display schlage mit knapp 3000 Euro zu Buche, erklärte die Verkehrsverwaltung dem rbb. Dazu kämen Kosten für die Stromversorgung, die Digitalisierung der Ampelanlagen sowie weitere Planungen. 85 Prozent der Ausgaben übernehme das Bundesverkehrsministerium.

(vbr)

Vier Jahre nach Power10 kommt die nächste Mainframe-Architektur von IBM. Der Power11 sieht im Vergleich zum Vorgänger Power10 eher nach behutsamer Modellpflege aus: Immer noch in einem, inzwischen gut abgehangenen 7-Nanometer-Prozess hergestellt, haben sich viele klassische Eckdaten des Chips kaum geändert. Maximal 16 Kerne mit je 2 MByte Level-2-Cache, 128 MByte L3-Cache und achtfachem SMT. Für verbesserte Uptime hat IBM nun einen dynamisch hinzuschaltbaren Ersatzkern, der im Auslieferungszustand bei den 15-Core-Power11 inaktiv ist. Wird ein Hardwarefehler diagnostiziert, kann er zur Laufzeit einspringen, ohne dass das System heruntergefahren wird.

Die reine Rechenleistung dürfte immer weiter hinter Serverprozessoren von AMD und Intel zurückfallen. Da helfen auch integrierte Matrix-Cores für KI-Beschleunigung und hardwareunterstützte Post-Quantum-Cryptography-Verschlüsselung nicht weiter. Darunter versteht man kryptographische Verfahren, die auch mit kommenden Quantenalgorithmen nicht zu knacken sein sollen. Stattdessen wirken die Mainframes in 7-Nanometer-Technik gegenüber den in TSMC N4 gefertigten Chips von AMD und Intel mit bis zu 256 Kernen wie aus der Zeit gefallen.

Dass der Prozessor für moderne KI-Nutzung nicht immer ausreicht, hat indes auch IBM erkannt und will ihm künftig mit den optionalen Spyre-Beschleunigern unter die Arme greifen. Die lassen sich per PCI-Express-Anschluss bei Bedarf zustecken.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Bit-Rauschen: Intel Magdeburg ist Geschichte, IBM Power11, Nvidia CUDA & RISC-V“.
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