Microsoft sta lavorando all’archiviazione dati su DNA

Sulla base di una ricerca che prevede la memorizzazione di film e documenti nel DNA, Microsoft sta sviluppando un’apparecchiatura che utilizza la biologia per sostituire le unità a nastro.

Microsoft Research afferma che la società ha formalizzato l’obiettivo di avere un sistema di archiviazione operativo basato sul DNA che funziona all’interno di un centro dati entro la fine di questo decennio.

I piani indicano quanto seriamente alcune aziende tecnologiche stiano prendendo l’idea apparentemente strana di salvare video, foto o documenti preziosi nella stessa molecola dei nostri geni. Afferma Victor Zhirnov, chief scientist della Semiconductor Research Corporation, che la memoria di un computer ha un limite fisico, mentre il DNA può memorizzare i dati in quantità inimmaginabili.

Microsoft ha presentato a Marzo un brevetto

Ogni film memorizzato nel DNA occuperebbe un volume più piccolo di una zolletta di zucchero.

«Il DNA è il più diffuso mezzo di memoria noto nell’universo, basandosi semplicemente sulle leggi della fisica. È per questo che stiamo guardando a ciò», dice Zhirnov. «E il problema che stiamo risolvendo è la crescita esponenziale delle informazioni memorizzate».

Lo scorso luglio, Microsoft ha annunciato pubblicamente di aver immagazzinato 200 megabyte di dati nei filamenti del DNA, incluso un video musicale. Il lavoro, descritto in un documento pubblicato a Marzo è stato condotto da Karin Strauss, Microsoft Research e il professor Luis Ceze dal laboratorio dell’università di Washington.

Le difficoltà di usare il DNA come archivio

Gli ostacoli principali riguardano la conversione di bit digitali nel codice del DNA (costituita da catene di nucleotidi etichettati A, G, C e T). Tale conversione è complessa e costosa a causa del processo chimico utilizzato per la produzione del filamento di DNA. Nel suo progetto dimostrativo, Microsoft ha utilizzato 13.448.372 pezzi unici di DNA. Gli esperti dicono che l’acquisto di tale materiale sul mercato aperto costerebbe 800.000 dollari.

«Il problema principale con l’archiviazione del DNA è il costo», spiega Yaniv Erlich, professore della Columbia University che all’inizio di quest’anno ha riportato un approccio nuovo all’immagazzinamento dei dati del DNA. «Quindi la domanda principale è se Microsoft ha risolto questo problema». Basandosi sulla loro pubblicazione, Erlich spiega, «non ho visto alcun progresso verso questo obiettivo, ma forse qualcosa bolle in pentola».

Secondo Microsoft, il costo di archiviazione del DNA deve diminuire di un fattore di 10.000 prima di poter essere ampiamente adottato. Mentre molti esperti dicono che è improbabile, Microsoft ritiene che tali progressi potrebbero verificarsi se l’industria informatica li richiede.

Anche l’automatizzazione del processo di scrittura dei dati digitali nel DNA sarà fondamentale. Sulla base delle diverse settimane necessarie per eseguire il loro esperimento, Carmean stima che il tasso di trasferimento dei dati nel DNA è stato di soli 400 byte al secondo. Microsoft afferma che deve salire a 100 megabyte al secondo.

L’archiviazione su DNA solo in casi particolari

La lettura, invece, dei dati è più semplice. Ciò è stato fatto usando un sequenziatore ad alta velocità. Per richiamare parti specifiche dei file, ha un funzionamento simile alla RAM. Anche un duplice miglioramento nella lettura del DNA renderebbe tale aspetto del sistema abbastanza efficiente per l’uso commerciale, pensa Microsoft.

Poiché la scrittura e il recupero dei dati nel DNA sono operazioni lente, qualsiasi utilizzo momentaneo di tale tecnologia sarà limitato a situazioni particolari. Ciò potrebbe includere i dati che devono essere archiviati per ragioni legali o regolamentari, ad esempio i video della polizia o la documentazione medica.

Microsoft lavora attualmente con Twist Bioscience, un produttore di DNA situato a San Francisco.

«Sono sicuro che parleremo di risultati entro quest’anno», dice Bolot, che aggiunge che la sua azienda ha avuto alcuni confronti con gli studi cinematografici su come potrebbero impiegare lo stoccaggio del DNA. Dice, inoltre, che metà di tutti i film fatti prima del 1951 sono andati persi perché sono stati conservati su celluloide.

Il potenziale del DNA

I produttori di chip per computer stanno prendendo seriamente il DNA, perché ci sono limiti fisici per la memorizzazione dei dati su dischi rigidi. La sua organizzazione, finanziata da Microsoft, Intel e altri per la ricerca applicata, hanno iniziato a dare un’occhiata più da vicino al DNA già dal 2013. Gli esperti dei semiconduttori che credevano che il DNA fosse troppo “morbido” sono rimasti sorpresi quando hanno saputo che dura un centinaio o mille volte più di un dispositivo di silicio. La molecola è così stabile che viene spesso recuperata dalle ossa dei mammut e dai resti umani antichi.

Ma la sua caratteristica più importante è la densità. Il DNA può contenere 1.000.000.000.000.000.000 (un quintillione) di byte di informazioni in un millimetro cubico.

Oltre a essere denso e durevole, il DNA ha un ulteriore vantaggio che non viene spesso menzionato: la sua estrema pertinenza all’essere umano. Pensate a quei vecchi floppy disk che non sono più leggibili o tavolette di argilla con geroglifici indecifrabili. A differenza di tali strumenti, il DNA probabilmente sarà sempre leggibile.

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